Les scientifiques ont proposé une méthode de détection indirecte des neutrinos originaires des premières secondes de l'univers

L'Observatoire spatial Planck et la carte MFI réalisée avec son aide

Des scientifiques américains de l'Université de Californie ont proposé une nouvelle façon d' observer indirectement les premiers neutrinos provenant des premières secondes de l'existence de l'Univers. Selon leurs calculs, ces neutrinos ont eu un effet caractéristique sur le rayonnement de fond micro-ondes cosmique (MFI) et la distribution de la matière, à partir de laquelle les galaxies se sont ensuite formées.

Les premiers moments du Big Bang étaient très chauds et actifs - si chauds que même les atomes ne pouvaient pas exister dans de telles conditions. Parallèlement à l'expansion de l'Univers, la formation de particules et la séparation de quatre interactions fondamentales ont eu lieu. Et puis les hadrons ont commencé à apparaître. À un moment donné, la substance est devenue transparente pour les neutrinos, qui ont pu se déplacer assez librement sans entrer en collision avec le reste de la substance.

Tout cela n'a pas pris plus de 2 secondes - puis pendant environ 400 000 ans, la lumière n'a pas pu traverser la matière, nous ne verrons donc pas de photons de cette période. Mais les neutrinos, qui interagissent très faiblement avec le reste de la substance, nous pourrions attraper - si ce n'était si difficile à faire.

Mais précisément parce que les neutrinos interagissent faiblement avec d'autres particules, même les détecteurs de neutrinos modernes comme IceCube ou le télescope à neutrinos en eau profonde de Dubna sont capables d'attraper un très petit nombre de ces particules, en particulier celles qui sont originaires du début de l'Univers - leur énergie est trop faible.

Par analogie avec le rayonnement de fond des micro-ondes, les scientifiques parlent du rayonnement de fond des neutrinos (NFI). Sa température, qui décroît avec l'expansion et le refroidissement de l'univers, est légèrement inférieure à celle du rayonnement micro-ondes, et s'élève à 1,9 ° C.

Les scientifiques ont déjà compilé une carte du rayonnement micro-ondes du ciel - mais la carte NFI n'a pas encore été compilée, car il n'est pas possible de capturer directement les neutrinos nécessaires. Mais les scientifiques de l'Université de Californie n'ont pas proposé de capturer les neutrinos eux-mêmes, mais d'enregistrer les conséquences de leur existence.

Alors que la matière était sous forme de plasma hydrogène-hélium depuis 400 mille ans, les neutrinos labouraient déjà les étendues de l'Univers à une vitesse proche de la lumière. Cette vitesse dépassait la vitesse du son dans le plasma - par conséquent, les ondes sonores générées par les neutrinos rapides devraient s'y propager. Les ondes sonores ont entraîné des fluctuations de la densité de la matière primaire, qui peuvent être mesurées.

Ces fluctuations ont conduit à la fois à des distributions inhomogènes de la matière, à partir desquelles des objets célestes se sont ensuite formés, et à des inhomogénéités du rayonnement de fond des micro-ondes, où des variations de température y sont présentes.

Les auteurs ont calculé à quoi devrait ressembler l'image de l'IMF en présence de fluctuations causées par les neutrinos, et en l'absence de telles, tandis que pour la variété, ils ont pris des options avec différents nombres de types de neutrinos. Il s'est avéré que les calculs coïncident avec le modèle connu de distribution de rayonnement lorsque seulement trois saveurs de neutrinos sont impliquées dans le modèle - c'est-à-dire que la théorie coïncide avec la réalité.

Les chercheurs soutiennent que bien que l'effet des neutrinos sur les IMF soit faible, il est non seulement palpable, mais également assez caractéristique. Un autre candidat au lieu des neutrinos pourrait être une forme inconnue de matière noire, dont les particules se déplaceraient à une vitesse autour de la lumière - ce qui est peu probable.

Source: https://habr.com/ru/post/fr383979/