Des étudiants de premier cycle de l'université de Hambourg ont construit un détecteur à cavité simple pour rechercher des axions, des particules hypothétiques qui pourraient constituer la matière noire. Malgré des ressources limitées, leur expérience a établi de nouvelles limites sur les propriétés des axions, comme le détaille une étude récente. Le projet démontre que des efforts à petite échelle peuvent contribuer à relever des défis majeurs en physique.
Une équipe d'étudiants de l'université de Hambourg a conçu et construit un détecteur à cavité résonante compact pour chasser les axions. Financé par une bourse de recherche étudiante du Hub for Crossdisciplinary Learning de l'université, le projet a bénéficié du soutien du groupe expérimental MADMAX et du Quantum Universe Cluster of Excellence, notamment par l'accès à un aimant et à une expertise technique. Nabil Salama, étudiant en master de physique et l'un des auteurs, l'a décrit comme « la version la plus simple d'un détecteur à cavité pour la matière noire ». L'installation a utilisé des matériaux hautement conducteurs, des composants électroniques et des outils de mesure, tirant parti des infrastructures existantes de l'université. Agit Akgümüs, auteur principal et étudiant en master de physique mathématique, a noté que les axions devraient être présents dans toute la galaxie, rendant les expériences possibles n'importe où. Les étudiants ont collecté des données mais n'ont détecté aucun signal d'axion. Pourtant, leurs résultats ont exclu certaines caractéristiques des axions dans une plage de masse spécifique, en particulier celles interagissant fortement avec les photons, réduisant ainsi les paramètres de recherche. « Notre expérience ne couvre qu'une petite région, avec une sensibilité limitée, mais elle aide tout de même à restreindre les possibilités », a déclaré Akgümüs. Salama a souligné la valeur de la réduction d'échelle des installations complexes : « Nous avons réduit des expériences très complexes à leurs composants essentiels. » Les résultats, publiés dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, soulignent comment des initiatives menées par des étudiants peuvent produire des données significatives. Un évaluateur a suggéré que de tels détecteurs pourraient devenir courants dans les laboratoires d'enseignement une fois que les axions auront été découverts. Salama a ajouté que leurs travaux montrent que ces expériences sont réalisables à petite échelle dès aujourd'hui.