Cet article est une adaptation simplifiée de The Universe’s first second du physicien Martin Bauer, publié par le NewScientist du 29 avril 2023
Immédiatement après le Big Bang ou de ce qui en tint lieu, des océans de particules diverses furent relâchées dans le cosmos qui venait d ‘apparaître. Mais aujourd’hui, elles sont élusives comme le Big Bang lui-même. Elles parcourent la matière comme des fantômes . En ce moment même 100 trillions d’entre elles traversent notre corps sans que nous apercevions .
Ces particules sont les neutrinos. L’on sait qu’elles existent, mais elles sont très difficiles à détecter, du fait de la faiblesse des signaux en émanant. C’est plus particulièrement le cas de celles émises juste après le Big Bang. De nombreux dispositifs ont été proposés à cette fin mais aucun n’a réussi incontestablement.
Aujourd’hui cependant de nouvelles perspectives semblent s’ouvrir. Plutôt qu’attendre que les neutrinos viennent à nous, pourquoi ne pas concevoir des détecteurs qui viennent à eux ?
380.000 années après le Big Bang, l’univers en expansion devint transparent. Le plasma initial perdit de sa densité, si bien que les photons ou particules de lumière purent circuler sans se heurter à de la matière plus dense. Il en résulta une lumière qui fut la première à être visible, dite CMB, Cosmic Microwave Background. Cette lumière fut découverte par hasard en 1964 par Wilson et Penzias, sous la forme d’un bourdonnement continu venant de toutes les directions.
Les photons la constituant ont été mesurés en détail. Ils donnent une idée précise de l’univers tel qu’il était au moment de leur émission. On peut y identifier des protogalaxies et des nuages et filaments de matière ou de matière noire qui donnèrent l’univers tel qu’il est observable aujourd’hui.
Les neutrinos peuvent permettre de remonter plus en arrière dans le temps. Ils furent observés pour la première fois en 1956. Ils sont des conséquences de la radioactivité. Ils sont extrêmement légers et n’interagissent que très rarement avec d’autres particules. Ils ont pu circuler dans l’univers primordial de même que les photons.
Les théoriciens du Big Bang considèrent que les neutrinos créés une seconde plus tard et qui par la suite ont pu échapper à l’obscurité du plasma initial se déplacent encore parmi nous. Ils constituent ce qu’ils appellent par analogie le Cosmic Neutrino Background ou CNB.
Découvrir en détail le CNB représenterait un progrès considérable dans la connaissance de l’univers et de son développement. A la différence des photons ils ont une masse, fut-elle infime. Selon le type de neutrino, ces masses ne sont pas tout à fait comparables.
Les neutrinos se déplacent donc à des vitesses légèrement différentes, en moyenne cependant mille fois plus lentes que celles de la lumière. Ces vitesses dépendent de l’attraction gravitationnelle des objets de l’univers qu’ils côtoient. C’est ce que l’on nomme l’effet de lentille gravitationnelle, connu depuis longtemps en ce qui concerne la lumière.
Ceci veut dire que si l’on pouvait scanner le ciel à la recherche des neutrinos cosmiques, l’on obtiendrait des images légèrement différentes des grandes structures de l’univers, en fonction du type de neutrino impliqué. On a pu dire que l’image de l’univers que nous aurions, aujourd’hui analogue à une photographie en noir et blanc, deviendrait analogue à celle obtenue dans un film animé en couleur.
Il résulte de ceci que si nous pouvions observer les neutrinos cosmiques, nous aurions du Big Bang une image bien plus précise que celle obtenue aujourd’hui. Et si comme il est possible, nous n’en trouvions pas, nous devrions revoir entièrement nos hypothèses concernant l’univers et son apparition. Il s’agirait d’une véritable révolution scientifique.
Malheureusement les neutrinos cosmiques de par leur faible masse, des milliards de fois plus faible que celle des autres neutrinos, sont particulièrement difficile à détecter. Pour cela il faudra mettre au point des équipements d’une extrême sensibilité. Ceci n’ pas encore été réussi.
L’article se poursuit par une description des différents méthodologies essayées jusqu’à présent sans succès pour interagir avec des neutrinos cosmiques. Il évoque la méthode qu’il a proposé lui-même pour résoudre ces difficultés. Nous la résumerons en une phrase : si les neutrinos cosmiques ne viennent pas assez à vous, c’est à vous d’aller à eux.
Europe Solidaire 