Neutrino masses are not likely to originate from interactions with dark matter, study finds
APas de courrier ,ce lundi matin de la part de Science X :je vous propose l article de Phys .Org que j ai trouvé interessant et pédagogique
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rticle du 1er août 2025
Le GIST
Une étude révèle que les masses des neutrinos ne sont probablement pas issues d'interactions avec la matière noire
Par Ingrid Fadelli, Phys.org
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Comparaison directe entre les données expérimentales et les prédictions théoriques. Il est évident que des masses de neutrinos constantes dans le vide correspondent bien mieux aux observations que le scénario de masse « noire ». L'image montre la probabilité de survie des antineutrinos en fonction de la valeur de référence (L) sur l'énergie des neutrinos pour l'expérience KAMLAND. Les points noirs représentent les données rapportées par les expériences, tandis que les lignes colorées correspondent à la probabilité de survie des masses de neutrinos provenant d'interactions avec la matière noire (vert) ou des masses de neutrinos dans le vide (bleu). Crédit : Cheek, Visinelli et Zhang. (PRL, 2025).
Les neutrinos sont des particules fondamentales caractérisées par l'absence de charge électrique et une très faible masse, dont on sait qu'elles interagissent avec d'autres matières via la force faible ou la gravité. Bien que ces particules aient fait l'objet de nombreuses études, les processus par lesquels elles acquièrent leur masse n'ont pas encore été élucidés.
Une hypothèse est que la masse des neutrinos proviendrait d'interactions avec la matière noire ultra-légère, un type de matière noire théoriquement constitué de particules ou de champs de masses extrêmement faibles, inférieures à 10 électronvolts (eV). Des chercheurs de l'Université Jiao Tong de Shanghai et de l'Université de Salerne ont récemment entrepris de tester cette hypothèse en comparant les données recueillies par l'expérience KamLAND (détecteur d'antineutrinos à scintillateur liquide de Kamioka) aux prédictions théoriques.
Leurs résultats, publiés dans un article de Physical Review Letters, suggèrent que la masse des neutrinos n'a probablement pas d'origine sombre.
« Ce travail a été motivé par l'une des questions les plus pressantes en physique des particules : l'origine de la masse des neutrinos », a déclaré Luca Visinelli, auteur principal de l'article, à Phys.org.
Contrairement aux autres fermions, les neutrinos sont sans masse dans le Modèle standard, mais des expériences ont clairement montré qu'ils doivent posséder une masse infime, comme le démontre le phénomène des oscillations des neutrinos. Étant donné leur faible masse, leur origine implique probablement une nouvelle physique au-delà du Modèle standard, potentiellement sans rapport avec le mécanisme de Higgs qui donne la masse à d'autres particules connues.
Ces dernières années, de nombreux physiciens ont exploré la possibilité que la masse des neutrinos provienne d'une interaction avec un « secteur sombre », autrement dit avec des champs et des forces hypothétiques également liés à la matière noire ou à l'énergie noire. Visinelli et ses collègues Andrew Cheek et Hong-Yi Zhang se sont inspirés de ces travaux antérieurs pour tester cette hypothèse en combinant théorie et observations expérimentales.
« Nous avons développé un cadre dans lequel la faible masse des neutrinos résulte de leur interaction avec le secteur sombre, puis nous avons rigoureusement testé si une telle connexion pouvait être détectée à l'aide des données neutrino existantes, notamment des expériences d'oscillations neutrinos à courte et longue base et des mesures de neutrinos solaires », a déclaré Visinelli. « Nos résultats suggèrent que l'hypothèse d'une telle origine du secteur sombre pour les masses des neutrinos n'est pas corroborée par les données actuelles. »
Dans l'ensemble, les résultats des chercheurs suggèrent qu'il est hautement improbable que les masses des neutrinos proviennent d'interactions avec un secteur sombre. En revanche, il est beaucoup plus probable qu'elles s'expliquent par des phénomènes classiques de physique des particules. Leur étude pourrait ainsi orienter les futurs travaux visant à découvrir l'origine des masses des neutrinos en précisant les processus susceptibles d'expliquer leur émergence.
« Pour tester notre hypothèse, nous avons développé un modèle théorique dans lequel les neutrinos acquièrent une masse par interaction avec de nouvelles particules dans un secteur sombre », a expliqué Visinelli. Plus précisément, nous avons étudié le cas où la matière noire est composée de champs bosoniques légers. Ces champs se comportent comme des ondes cohérentes oscillant dans le temps, leur fréquence étant déterminée par la masse du boson.
Dans ce dispositif, nous avons soigneusement analysé la fréquence de ces oscillations par rapport aux échelles de temps pertinentes pour les expériences sur les neutrinos, car ces oscillations peuvent être rapides ou lentes selon la masse de la matière noire.
Dans le cadre de leurs analyses, les chercheurs ont également pris en compte la variation spatiale du champ de matière noire. Autrement dit, ils tiennent compte du fait que la matière noire aurait une longueur d'oscillation caractéristique, qui coïncide avec la position de la source et du détecteur dans les expériences sur les neutrinos, ainsi qu'avec les mouvements de la Terre dans notre galaxie.
« Ces considérations conduisent à une modification des probabilités standard d'oscillation des neutrinos », a déclaré Visinelli. « Nous démontrons que de tels changements peuvent être testés à l'aide des données des observatoires de neutrinos actuels, pour une gamme de masses de matière noire. »
« Notre étude fournit un cadre testable reliant l'origine des masses des neutrinos aux interactions avec un secteur sombre. » Ce scénario peut être limité par une analyse systématique des données actuelles sur les neutrinos solaires et de référence, ainsi que par une modélisation précise du contexte astrophysique.
En comparant les prédictions théoriques aux observations de neutrinos de l'expérience KamLAND, les chercheurs ont montré que les masses des neutrinos sont plus susceptibles de provenir de processus de physique des particules classiques ou d'autres phénomènes physiques nouveaux sans rapport avec la matière noire. À mesure que de nouvelles données sur les neutrinos seront disponibles, Visinelli et ses collègues prévoient de les utiliser pour revoir leur cadre et tester de nouvelles prédictions théoriques.
« Les prochains résultats des expériences JUNO et DUNE pourraient nous permettre de rechercher de subtiles variations temporelles dans les paramètres d'oscillation des neutrinos, par rapport à ce qui est attendu par une solution de masse du vide », a ajouté Visinelli.
« Au-delà des neutrinos, nous explorons également la possibilité d'appliquer des idées similaires à d'autres systèmes quantiques. Par exemple, les systèmes atomiques et nucléaires, comme ceux étudiés par les horloges atomiques ou les magnétomètres de précision, peuvent également être sensibles aux oscillations induites par la matière noire bosonique légère. »
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Commentaires
C e problème des masses des neutrinos devient embarassant ! Tout ce qu experimentalement on arrive a determiner s obtient a partir d experiences ou la valeur de leur masse ou de leur énergie résulte de la précision obtenue sur une équation du type A+B --- C = neutrinos!!! C est ce que j appelle un ''résultat résiduel'' !
Toute l incertitude des déterminations de A ,B et C vous la ramassez dans la figure de votre neutrino !! Dans cet article on joue de surcroit avec le concept de matière sombre ;convept qui reste encore plus mystérieux que la masse du neutrino lui meme !!!!
Pourquoi alors
ne pas encore plus embrouiller la question en y mélant la particule de LORENZELLI ???!!!!
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More information: Andrew Cheek et al, Testing the Dark Origin of Neutrino Masses with Oscillation Experiments, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/wyns-m4y5.
Journal information: Physical Review Letters
© 2025 Science X Network
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