Le fond cosmique des neutrinos (CvB) est posé depuis des années mais n'a pas encore été découvert, principalement parce que les neutrinos sont notoirement difficiles à détecter. Aujourd'hui, un article du professeur Douglas Scott de l'Université de la Colombie-Britannique, élaboré dans le cadre d'une école d'été sur les neutrinos organisée par l'École internationale de physique des astroparticules dans la ville italienne de Varenna, discute de ce que nous pourrions potentiellement apprendre si nous parvenions à détecter éventuellement le CvB.

L'article est rédigé dans un style fantaisiste et a été publié sur arXiv. , il n'est donc pas clair s'il sera officiellement évalué par des pairs (ou si les pairs évaluateurs supprimeront la photo de « l'éléphant dans la pièce »). Cependant, même s'il aborde certaines mathématiques avancées, il se concentre principalement sur les éléments potentiels que nous pouvons apprendre de l'analyse du CvB.

Il n’est pas surprenant que bon nombre de ces faits soient étroitement liés aux neutrinos. Nous ne savons pas encore grand-chose à leur sujet, comme le souligne le Dr Scott dans son introduction. Pourquoi y a-t-il trois types ? Comment se comparent-ils les uns aux autres ? Et une chose particulièrement pénible pour les physiciens des particules est de savoir exactement quelle est leur masse.

Le CvB pourrait fournir un aperçu de ces trois questions et encore plus sur la formation des galaxies et le Big Bang lui-même. Abordons d’abord le poids des neutrinos. L'une des plus grandes questions concernant le poids est de savoir si les masses des trois types de neutrinos appartiennent à une hiérarchie « normale » ou « inversée ». Ces deux états changent lequel des trois types est le « plus petit ». Dans la hiérarchie normale, la masse du troisième type de neutrinos est bien supérieure à la masse des deux autres, qui sont presque égales. Dans la hiérarchie inversée, les masses des deux premiers types sont toujours équivalentes mais bien plus massives que celle du troisième type.

Une fois les données collectées sur le CvB, les astronomes peuvent analyser la forme attendue des formes d'onde en fonction de l'hypothèse de l'une ou l'autre hiérarchie, mais déterminer laquelle correspond le mieux aux données observables. C’est assez simple en termes astronomiques, mais la collecte de ces données reste la partie la plus difficile. Cependant, si nous parvenons à affiner les masses équivalentes des neutrinos, nous pourrions potentiellement calculer un autre paramètre cosmologique fondamental :la somme de toutes leurs masses.

Même si cet objectif à long terme est encore loin d’être atteint, certaines questions à plus grande échelle pourraient trouver une réponse en comprenant simplement le CvB de manière plus générale. Les mesures du CvB peuvent également être compliquées par les neutrinos provenant d'autres sources, comme celles d'autres galaxies. Si nous comprenions les paramètres du CvB lui-même, nous pourrions éliminer cette partie du signal, ce qui nous permettrait d'analyser plus précisément les neutrinos initialement émis par des galaxies extérieures à la nôtre. Grâce à cela, nous pourrions prouver ou réfuter certaines hypothèses sur les premiers stades de la formation des galaxies, notamment en ce qui concerne la quantité d'énergie qu'elles émettent.

Étant donné que les neutrinos jouent un rôle dans tout, depuis notre compréhension de la matière noire jusqu'aux questions fondamentales sur la physique des particules, il est naturel que plusieurs disciplines tentent de déterminer ces facteurs par elles-mêmes. Les physiciens des particules, qui s'appuient sur des collisions à haute énergie dans des accélérateurs de particules plutôt que sur des collisions fortuites de neutrinos créés aux côtés de l'univers, cherchent également à comprendre leur masse. Le Dr Scott pense qu'une collaboration entre des astronomes cherchant à percer les secrets du CvB et des physiciens des particules espérant établir suffisamment de preuves des caractéristiques de ces particules insaisissables à partir de la base pourrait être bénéfique. Passer quelques semaines dans une villa italienne pour discuter des nuances de leurs domaines semble certainement être une excellente façon de lancer cette collaboration.