Une étude, dont les résultats intitulés «New CAST limit on the axion–photon interaction» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis, dans le cadre de l’expérience CAST (Télescope à axions solaires) du CERN, de fixer les meilleures limites à ce jour sur la force du couplage entre les axions (des particules hypothétiques qui interagiraient très faiblement avec la matière ordinaire et qui seraient donc susceptibles d’éclaircir le mystère de la matière noire, laquelle semble constituer la plus grande partie de la matière de l’Univers) et les photons pour toutes les masses possibles des axions qui sont à la portée de CAST.

Rappelons tout d'abord que «l'existence des axions a été suggérée par les théoriciens il y a plusieurs dizaines d’années, initialement pour résoudre un problème important du Modèle standard de la physique des particules lié aux différences entre matière et antimatière» («le nom de cette particule vient d’une marque de détergent, car son existence permettrait de 'nettoyer' la théorie»).

Alors que «plusieurs observatoires situés sur Terre et dans l’espace sondent des endroits où ces axions pourraient potentiellement être produits» («cela va de l’intérieur de la Terre au centre de la galaxie, et jusqu’au Big Bang»), l'expérience CAST «cherche des axions en provenance du Soleil, au moyen d’un télescope spécial appelé hélioscope, construit à partir d’un aimant de test fabriqué initialement pour le Grand collisionneur de hadrons».

Plus précisément, cet aimant supraconducteur de 10 m de long, qui «fonctionne comme un tube de visualisation», est «pointé directement sur le Soleil» de sorte que «tous les axions solaires qui pénétreraient dans le tube seraient convertis par son fort champ magnétique en photons de rayons X, lesquels peuvent être détectés à l’une ou l’autre des extrémités de l’aimant par des détecteurs spécialisés».

Ainsi, «depuis 2003, l’hélioscope CAST, fixé sur une plateforme mobile, a suivi les mouvements du Soleil pendant une heure et demie à l’aube et une heure et demie au crépuscule, plusieurs mois par année» en étant «aligné sur le Soleil avec une précision d’environ un centième de degré». Pour sa part, l'article ici présenté, qui se base sur des données enregistrées entre 2012 et 2015, rapporte que CAST n'a pas observé d’axions solaires.

Ce constat a permis «de fixer les meilleures limites à ce jour sur la force du couplage entre les axions et les photons pour toutes les masses possibles des axions qui sont à la portée de CAST». Par ailleurs, «depuis 2015, CAST a élargi ses recherches à la frontière des basses énergies afin d’inclure la quête d’autres particules interagissant faiblement issues du secteur de l’énergie noire, comme les 'caméléons solaires'».