Une équipe de scientifiques dirigée par l'Université de Kanazawa a proposé un nouveau cadre mathématique pour comprendre les propriétés des particules fondamentales appelées neutrinos. Ces travaux pourraient aider les cosmologistes à progresser sur l'apparent paradoxe de l'existence de la matière dans l'Univers.

Le modèle standard de la physique des particules qui décrit les constituants de base de la matière et les forces qui agissent entre eux a connu un succès expérimental remarquable, aboutissant à la découverte de la dernière particule prédite, le boson de Higgs, en 2012. Cependant, le modèle standard ne résout pas certains des problèmes de longue date en cosmologie, comme l'identité de la "matière noire" dont nous savons qu'elle doit être là mais que nous ne pouvons pas voir, et pourquoi il y a tant de matière dans l'Univers par rapport à l'antimatière. De nombreux scientifiques pensent que les particules fantomatiques appelées neutrinos peuvent être une partie importante de la réponse.

Neutrinos, qui interagissent à peine avec d'autres matières, sont créés par des réactions nucléaires telles que celles qui alimentent notre soleil, et des milliards d'entre eux traversent votre corps chaque seconde. Des expériences ont montré que, sans masse, les neutrinos sont beaucoup plus légers que les autres particules. Cela a conduit les physiciens à émettre l'hypothèse que les neutrinos tirent leur masse d'un processus différent de celui des autres particules, appelé le "mécanisme à bascule".

Maintenant, une équipe de recherche dirigée par l'Université de Kanazawa a développé une nouvelle théorie pour expliquer les propriétés inhabituelles des neutrinos.

"Nous avons utilisé les mécanismes de bascule avec des opérateurs à cinq ou sept dimensions pour décrire l'interaction d'un neutrino avec deux particules de leptons et deux bosons W porteurs de force, " explique Mayumi Aoki.

Les leptons sont une classe de particules élémentaires qui comprennent les neutrinos, électrons, etc. La résolution de ces équations a montré des violations de la prédiction du modèle standard selon laquelle le nombre de leptons est toujours conservé.

« Pour aller au-delà du modèle standard, nous devons expliquer pourquoi la conservation des leptons est parfois violée, quoique dans une très faible mesure, " dit Aoki. " Un petit déséquilibre d'une partie sur mille milliards peut expliquer pourquoi toute la matière n'a pas été anéantie par l'antimatière après le Big Bang. "

"Nos travaux expliquent l'origine de la masse des neutrinos et fournissent également des prédictions directement testables par le Large Hadron Collider, " dit Aoki. Les masses très légères de neutrinos pourraient détenir la clé pour résoudre les grandes questions qui défient l'humanité depuis des millénaires.