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Les neutrinos interagissent avec d’autres matières si faiblement qu’environ 100 billions d’entre elles traversent votre corps à chaque seconde sans que vous vous en rendiez compte, mais elles ont peut-être eu des effets très importants sur la structure de la matière juste après le Big Bang.

Les neutrinos ont façonné notre Univers

Dans les premiers milliers d’années de l’Univers, avant la formation des galaxies ou des étoiles, de très petites ondulations de matière ont commencé à se former, explique Francis-Yan Cyr-Racine de l’Université du Nouveau-Mexique. « La façon dont ces ondulations se forment dépend énormément du comportement des neutrinos ».
Yu Liu, de l’université Jiao Tong de Shanghai en Chine, et son équipe ont mis au point une nouvelle méthode pour analyser la structure à grande échelle de l’Univers en balayant sa densité. Ils ont découvert que dans l’Univers primitif, les zones sans grande quantité de matière contenaient encore des neutrinos, et que les grands amas de matière étaient un peu flous sur les bords.
Liu suggère que cela est dû au fait que les neutrinos, même avec leur faible masse, ont éloigné la matière des régions plus denses, ralentissant l’accumulation de matière et rendant les bords de ces amas moins définis qu’ils ne l’auraient été autrement.
Bien que nous ne connaissions pas la masse exacte des neutrinos, nous savons qu’ils sont extrêmement légers et peuvent donc se déplacer incroyablement vite – presque à la vitesse de la lumière. Au début de l’Univers, alors que d’autres particules commençaient à s’agglutiner, la vitesse et la faible interaction des neutrinos leur permettaient de continuer à se déplacer sans être pris dans ces amas.

Ils ont guidé la formation des étoiles et des galaxies

Mais leur masse continuait d’attirer d’autres matières, les éloignant de ces amas. Les endroits où les neutrinos ont traîné de la matière il y a près de 14 milliards d’années ont guidé la formation des étoiles et des galaxies.
« Au moment où les structures commencent à s’agglutiner et à créer un contraste dans la densité de l’Univers, les neutrinos ont tendance à amortir ce regroupement », explique George Fuller, de l’Université de Californie à San Diego. Non seulement cet effet permet d’élucider à quel point les neutrinos étaient cruciaux, mais les étudier plus activement pourrait aider à résoudre le mystère de la masse des neutrinos.

Le lithium dans l’Univers

Les neutrinos eux-mêmes pourraient nous aider à résoudre un autre grand mystère : la quantité précise de lithium dans l’Univers. D’après la quantité de lithium produite lors du Big Bang, on s’attend à ce que les vieilles étoiles contiennent beaucoup plus de cet élément qu’elles n’en contiennent, et on ne sait pas exactement pourquoi il y en a si peu.
Alexander Heger, de l’université Monash en Australie, et Stan Woosley, de l’université de Californie à Santa Cruz, ont tenté de résoudre cette divergence en examinant les différences entre la façon dont les premières étoiles ont explosé et celle dont les étoiles explosent maintenant.
Lorsqu’une étoile explose dans une supernova, elle libère des neutrinos à haute énergie qui peuvent déclencher des réactions chimiques en cascade. Les premières étoiles devaient être relativement compactes, ce qui signifie que les neutrinos frappaient la matière stellaire beaucoup plus fort parce qu’elle était plus proche du noyau en explosion.
Les chercheurs ont découvert que cette haute densité et cette énergie supplémentaire signifiaient que les neutrinos déclencheraient des réactions chimiques extrêmement efficaces, qui auraient dû produire plus de lithium dans les vieilles étoiles que ce que nous voyons. « Cela ne résout pas le problème, cela l’aggrave », déclare Heger.

Les neutrinos ont été très importants dans l’histoire des débuts de l’Univers

Une quantité importante du lithium – ainsi que d’autres éléments – dans l’Univers actuel peut avoir été produite par les neutrinos dans ces sortes de supernovae, dit-il. « Les neutrinos sont très importants dans l’histoire des débuts de l’Univers », dit Fuller. « Mais ils sont difficiles à mesurer en laboratoire. Ils sont très fugaces ». Il se peut donc que nous devions nous fier à leurs effets dans le cosmos pour les comprendre.
Cette recherche a été prépubliée en deux parties : arXiv et arXiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay