Les théories supersymétriques, qui permettent d'unifier les quatre interactions fondamentales, prédisent l'existence de particules massives interagissant très faiblement avec la matière. Ces particules, appelées WIMPs, permettraient de résoudre une large part de l'énigme de la matière noire. Censées emplir l'Univers et être présentes dans notre environnement, on doit pouvoir les détecter par leurs interactions avec la matière ordinaire. Les données cosmologiques et des expériences auprès d'accélérateurs montrent que leur taux d'interaction est extrêmement faible : on prédit que pour un détecteur d'un kg, le nombre d'interactions est de l'ordre d'une par jour, voire très nettement inférieur, ce qui rend les WIMPs plus discrètes encore que les neutrinos.

Dans cette recherche, l'expérience italienne Dama, effectuée au laboratoire souterrain du Gran Sasso, a publié en 2000 des résultats proposant l'existence d'une WIMP de masse d'environ soixante fois celle du proton, avec un taux d'événements de l'ordre d'un événement par kg de détecteur et par jour. L'expérience CDMS de Stanford a d'abord fortement contredit les résultats de l'expérience Dama puis, après réexamen de ses données, a modéré sa contestation. L'expérience Edelweiss, protégée par 1600 mètres de roche sous le Fréjus, utilise des détecteurs de germanium ultra-pur de 320 grammes chacun, fonctionnant à une température de 20 millikelvins. Ces détecteurs opèrent une double détection par l'ionisation et la chaleur : pour la première, ils sont capables d'enregistrer un signal de quelques centaines d'électrons, et pour la seconde, de mesurer une élévation de température d'un millionième de degré. Cette double détection leur permet de rejeter 99,9 % du bruit de fond radioactif. Le minuscule signal d'interactions nucléaires dû aux collisions des WIMPs avec la matière peut alors être mesuré, s'il existe. De plus, les matériaux sont rigoureusement sélectionnés pour leur basse radioactivité et les 1600 mètres de roche conduisent à une réduction par un facteur de 2 millions du flux de rayons cosmiques, ainsi que du fond de neutrons par un facteur de 10000.

La sensibilité d'Edelweiss lui permet d'exclure avec une très grande confiance, et sans aucun bruit de fond, l'ensemble du domaine correspondant à la WIMP observée par l'expérience DAMA, si du moins celle-ci est bien une particule supersymétrique interagissant avec la matière de façon standard. Edelweiss est aussi la première expérience à pénétrer dans le domaine des modèles supersymétriques compatibles avec les contraintes des accélérateurs, comme celui du CERN à Genève.

Jusqu'au printemps de l'année 2003, l'expérience Edelweiss utilisera un ensemble de trois détecteurs, soit une masse limitée à 1 kg. Mais dans l'année qui vient, la sensibilité devrait encore s'accroître d'un facteur 5. Une version plus ambitieuse de l' expérience, Edelweiss II, est en cours d'assemblage à Lyon et Grenoble, et sera installée à Fréjus fin 2003. Elle sera capable de faire fonctionner plus de 100 détecteurs et améliorera la sensibilité actuelle d'un facteur 100, permettant ainsi le test des prédictions d'une large fraction des théories supersymétriques.