CERN Accélérateur de science

L’objectif principal de l’expérience NA64 est de rechercher des particules inconnues provenant d’un hypothétique « secteur noir ». Ces particules pourraient être des photons noirs, qui transmettraient, outre la gravité, une nouvelle force d’interaction entre la matière visible et la matière noire, ou pourraient elles-mêmes constituer la matière noire.

Pour réaliser ces recherches, l’équipe de NA64 envoie un faisceau d’électrons d’une énergie comprise entre 100 et 150 GeV, provenant du Supersynchrotron à protons (SPS), sur une cible fixe. Les scientifiques recherchent ensuite les particules inconnues du secteur noir produites par les collisions entre les électrons du faisceau du SPS et les noyaux atomiques de la cible. À cet effet, soit ils recherchent des particules ordinaires, comme les électrons, en lesquelles les nouvelles particules se désintégreraient, soit ils recherchent l’énergie de collision « manquante » qui aurait été emportée par les particules du secteur noir.

NA64 recherche également des axions et des particules de type axion qui pourraient expliquer les propriétés de symétrie déroutantes de la force forte ou servir de médiateur pour une nouvelle force d’interaction. L’expérience tente de produire ces particules lors des interactions entre les photons de haute énergie générés par les électrons du faisceau du SPS sur la cible, et les photons virtuels issus des noyaux atomiques de la cible.

L’équipe de NA64 va également utiliser un faisceau de muons du SPS pour rechercher de nouvelles particules qui interagissent principalement avec les muons – des versions plus lourdes de l’électron – et qui pourraient expliquer l’énigme persistante du moment magnétique anormal du muon. Elle prévoit aussi de se servir des faisceaux hadroniques issus du SPS pour étudier les désintégrations invisibles des kaons neutres et autres mésons, en vue d’étudier des phénomènes de nouvelle physique, et pour rechercher un candidat pour la matière noire miroir.