Deux des plus grandes percées en physique au cours de la dernière décennie sont la découverte que les particules subatomiques vaporeuses appelées neutrinos ont en fait une petite quantité de masse et la détection que l'expansion de l'univers prend réellement de la vitesse.
Maintenant, trois physiciens de l'Université de Washington suggèrent que les deux découvertes sont intégralement liées à travers l'une des caractéristiques les plus étranges de l'univers, l'énergie sombre, un lien qui, selon eux, pourrait être provoqué par une particule subatomique auparavant non reconnue qu'ils appellent l '«accéléron».
L'énergie noire était négligeable dans le premier univers, mais maintenant elle représente environ 70% du cosmos. Comprendre le phénomène pourrait aider à expliquer pourquoi un jour, longtemps à l'avenir, l'univers s'étendra tellement qu'aucune autre étoile ou galaxie ne sera visible dans notre ciel nocturne, et, en fin de compte, cela pourrait aider les scientifiques à discerner si l'expansion de l'univers se poursuivra. indéfiniment.
Dans cette nouvelle théorie, les neutrinos sont influencés par une nouvelle force résultant de leurs interactions avec les accélérons. L'énergie sombre résulte alors que l'univers essaie de séparer les neutrinos, produisant une tension comme celle-ci dans une bande de caoutchouc étirée, a déclaré Ann Nelson, professeur de physique à l'UW. Cette tension alimente l'expansion de l'univers, a-t-elle déclaré.
Les neutrinos sont créés par les trillions dans les fours nucléaires d'étoiles comme notre soleil. Ils traversent l'univers, et des milliards traversent toute la matière, y compris les humains, à chaque seconde. Outre une masse minuscule, ils n'ont pas de charge électrique, ce qui signifie qu'ils interagissent très peu, voire pas du tout, avec les matériaux qu'ils traversent.
Mais l'interaction entre les accélérons et d'autres matières est encore plus faible, a déclaré Nelson, c'est pourquoi ces particules n'ont pas encore été vues par des détecteurs sophistiqués. Cependant, dans la nouvelle théorie, les accélérons présentent une force qui peut influencer les neutrinos, une force qui, selon elle, peut être détectée par une variété d'expériences de neutrinos déjà en cours dans le monde.
«Il existe de nombreux modèles d'énergie sombre, mais les tests se limitent pour la plupart à la cosmologie, notamment la mesure du taux d'expansion de l'univers. Parce que cela implique d'observer des objets très éloignés, il est très difficile de faire une telle mesure avec précision », a déclaré Nelson.
«C'est le seul modèle qui nous donne un moyen significatif de faire des expériences sur terre pour trouver la force qui donne naissance à l'énergie sombre. Nous pouvons le faire en utilisant des expériences existantes sur les neutrinos. »
La nouvelle théorie est avancée dans un article de Nelson; David Kaplan, également professeur de physique à l'UW; et Neal Weiner, un associé de recherche UW en physique. Leur travail, soutenu en partie par une subvention du Département américain de l'énergie, est détaillé dans un article accepté pour publication dans un prochain numéro de Physical Review Letters, une revue de l'American Physical Society.
Les chercheurs disent que la masse d'un neutrino peut en fait changer en fonction de l'environnement à travers lequel il passe, de la même manière que l'apparence de la lumière change selon qu'elle voyage dans l'air, l'eau ou un prisme. Cela signifie que les détecteurs de neutrinos peuvent proposer des résultats quelque peu différents selon leur emplacement et ce qui les entoure.
Mais si les neutrinos sont une composante de l'énergie sombre, cela suggère l'existence d'une force qui permettrait de réconcilier les anomalies entre les différentes expériences, a déclaré Nelson. L'existence de cette force, composée à la fois de neutrinos et d'accélérons, continuera à alimenter l'expansion de l'univers, a-t-elle déclaré.
Les physiciens ont recherché des preuves qui pourraient dire si l'univers va continuer de s'étendre indéfiniment ou de s'arrêter brusquement et de s'effondrer sur lui-même dans un soi-disant «grand resserrement». Bien que la nouvelle théorie ne prescrive pas un «gros crunch», a déclaré Nelson, cela signifie qu'à un certain point l'expansion cessera de s'accélérer.
"Dans notre théorie, les neutrinos finiraient par être trop éloignés les uns des autres et deviendraient trop massifs pour être influencés par l'effet de l'énergie sombre, donc l'accélération de l'expansion devrait s'arrêter", a-t-elle déclaré. "L'univers pourrait continuer à s'étendre, mais à un rythme toujours décroissant."
Source d'origine: communiqué de presse de l'Université de Washington
