Les cosmologistes - et non les physiciens des particules - pourraient être ceux qui mesureraient finalement la masse de la particule de neutrino insaisissable. Un groupe de cosmologistes ont fait leur mesure la plus précise à ce jour de la masse de ces mystérieuses soi-disant «particules fantômes». Ils n’utilisaient pas de détecteur de particules géant mais utilisaient les données du plus grand levé jamais réalisé sur les galaxies, le Sloan Digital Sky Survey. Alors que des expériences précédentes avaient montré que les neutrinos avaient une masse, on pense qu'elle est si petite qu'elle était très difficile à mesurer. Mais en regardant les données Sloan sur les galaxies, le doctorant Shawn Thomas et ses conseillers de l'University College London ont évalué la masse d'un neutrino à pas plus de 0,28 électron-volt, ce qui représente moins d'un milliardième de la masse d'un seul atome d'hydrogène. C'est à ce jour l'une des mesures les plus précises de la masse d'un neutrino.
Leur travail est basé sur le principe que l'énorme abondance de neutrinos (il y a des milliards de milliards qui vous traversent en ce moment) a un effet cumulatif important sur la matière du cosmos, qui se forme naturellement en «amas» de groupes et d'amas de galaxies. Comme les neutrinos sont extrêmement légers, ils se déplacent à travers l’univers à de grandes vitesses, ce qui a pour effet de lisser cette «masse» naturelle de la matière. En analysant la distribution des galaxies à travers l'univers (c'est-à-dire l'étendue de ce «lissage» des galaxies), les scientifiques sont capables de déterminer les limites supérieures de la masse de neutrinos.
Un neutrino est capable de traverser une année-lumière - environ six mille milliards de kilomètres - de plomb sans toucher un seul atome.
Au centre de ce nouveau calcul est l'existence de la plus grande carte 3D de galaxies jamais appelée Mega Z, qui couvre plus de 700000 galaxies enregistrées par le Sloan Digital Sky Survey et permet des mesures sur de vastes étendues de l'univers connu.
"De tous les candidats hypothétiques pour la mystérieuse matière noire, les neutrinos constituent jusqu'à présent le seul exemple de matière noire qui existe réellement dans la nature", a déclaré Ofer Lahav, chef du groupe d'astrophysique de l'UCL. "Il est remarquable que la distribution des galaxies à grande échelle puisse nous renseigner sur la masse des minuscules neutrinos."
Les cosmologistes de l'UCL ont pu estimer les distances aux galaxies en utilisant une nouvelle méthode qui mesure la couleur de chacune des galaxies. En combinant cette énorme carte de galaxie avec des informations sur les fluctuations de température dans la post-lueur du Big Bang, appelé rayonnement cosmique de fond micro-ondes, ils ont pu fixer l'une des plus petites limites supérieures de la taille de la particule de neutrino à ce jour.
"Bien que les neutrinos représentent moins de 1% de toute la matière, ils constituent une partie importante du modèle cosmologique", a déclaré le Dr Shaun Thomas. "Il est fascinant que les particules les plus insaisissables et les plus minuscules puissent avoir un tel effet sur l'Univers."
"C'est l'une des techniques les plus efficaces disponibles pour mesurer les masses de neutrinos", a déclaré le Dr Filipe Abadlla. "Cela met de grands espoirs pour enfin obtenir une mesure de la masse du neutrino dans les années à venir."
Les auteurs sont convaincus qu'une enquête plus vaste sur l'Univers, telle que celle sur laquelle ils travaillent, appelée International Dark Energy Survey, donnera un poids encore plus précis pour le neutrino, potentiellement à une limite supérieure de seulement 0,1 électron-volt.
Les résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letters.
Source: University College de Londres
