Comme des mouches piégées dans une toile d'araignée soyeuse, des particules fantomatiques appelées neutrinos sont emmêlées dans un réseau cosmique de galaxies.
Ils n'ont presque pas de masse. Ils passent comme des apparitions subatomiques à travers d'autres matières, interagissant à peine avec elles.
Et pourtant, ces particules mystérieuses ont fondamentalement modifié le cours de l'univers, révèle de nouvelles recherches.
En examinant plus d'un million de galaxies, les scientifiques ont déterminé comment la gravité des neutrinos affectait subtilement les emplacements où les galaxies ont fusionné pour la première fois après le Big Bang. Les résultats donnent un aperçu de ce que les scientifiques pensent être le premier moment observable après le Big Bang.
Le nouveau résultat "ajoute à la force de notre conviction que nous comprenons vraiment comment l'univers a évolué environ une seconde après le Big Bang", a déclaré le co-auteur de l'étude, Dan Green, cosmologiste à l'Université de Californie à San Diego.
Du désordre chaud au Web fantomatique
Peu de temps après le Big Bang, l'univers était un désordre boueux de neutrinos, d'électrons, de neutrons, de protons et de photons. Une seconde après, les neutrinos - les particules les plus légères et les moins interactives - ont été les premiers à se séparer du reste de la matière, et ont dézoomé dans l'espace en expansion de l'univers à presque la vitesse de la lumière. Les scientifiques appellent cette distribution des premiers neutrinos le fond cosmique des neutrinos.
Avance rapide d'environ 380 000 ans, et l'univers s'est suffisamment refroidi pour que les protons et les électrons se figent en atomes et libèrent la première lumière de l'univers - le fond cosmique des micro-ondes. L'expansion rapide vers l'extérieur des particules a ralenti lorsque les atomes, tirés par la gravité, ont commencé à s'agglutiner. Au fil du temps, les galaxies se sont ensemencées dans les amas les plus grands et les plus denses, formant éventuellement le réseau de galaxies visibles à travers l'univers aujourd'hui.
Le fond cosmique des micro-ondes peut donner un aperçu de la distribution initiale de la matière dans l'univers assez ancien. Mais les protons et les électrons n'étaient pas les seuls éléments affectant la structure de l'univers - les neutrinos jouaient également un rôle.
Parce que les neutrinos ont été les premiers à quitter la soupe de particules et n'ont pratiquement plus interagi avec quoi que ce soit depuis, ils se sont retrouvés dans des endroits légèrement différents de ceux des amas d'atomes. Selon les scientifiques, cela a laissé un effet léger mais visible sur la structure du réseau cosmique. En étudiant 1,2 million de galaxies, les scientifiques ont confirmé que la gravité des neutrinos altérait légèrement la structure du réseau. Leurs résultats ont été publiés le 25 février dans la revue Nature Physics.
Auparavant, les scientifiques n'avaient vu que des indices indirects des effets des neutrinos dans le fond des micro-ondes cosmiques. "Il s'agit de la première preuve de la distribution de matière et de galaxies", a déclaré Green à Live Science.
Alors que le fond cosmique des micro-ondes fournit un instantané de l'univers après quelques centaines de milliers d'années, le fond cosmique des neutrinos peut recréer les mille premières secondes environ, offrant le premier aperçu de l'univers observable.
Aujourd'hui, les neutrinos continuent d'échapper aux scientifiques qui les étudient, car ils interagissent si faiblement avec les atomes, la matière noire et même d'autres neutrinos. Les nouveaux résultats, qui mettent en évidence la faible interaction entre les neutrinos et la matière, peuvent également aider les scientifiques à mieux comprendre ces particules insaisissables à plus petite échelle ici sur Terre, a déclaré Green à Live Science.
"Il existe un lien étroit entre les études à grande et à petite échelle sur les neutrinos", a déclaré Bill Louis, physicien au Los Alamos National Laboratory, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle recherche. "La combinaison d'études à grande et à petite échelle nous aidera à mieux comprendre les neutrinos et la cosmologie."
La découverte pourrait même aider à déterminer s'il existe un autre type de neutrino en plus des trois déjà connus, a déclaré Louis à Live Science.
