De nouvelles recherches ont découvert de nouvelles interactions entre les neutrinos et les photons, mettant potentiellement en lumière les mystères de la physique des particules et des phénomènes solaires.
Des particules fondamentales insaisissables appelées neutrinos devraient interagir de manière inattendue avec les photons dans des conditions extrêmes.
Recherche à Université d’Hokkaido a révélé que des particules insaisissables appelées neutrinos peuvent interagir avec les photons, les particules fondamentales de la lumière et d’autres rayonnements électromagnétiques, d’une manière jamais détectée auparavant. Les découvertes de Kenzo Ishikawa, professeur émérite à l’Université de Hokkaido, et de son collègue Yutaka Tobita, maître de conférences à l’Université des sciences de Hokkaido, ont été publiées dans la revue Physique Ouverte.
« Nos résultats sont importants pour comprendre les interactions mécaniques quantiques de certaines des particules les plus fondamentales de la matière », explique Ishikawa. « Ils pourraient également aider à révéler des détails sur des phénomènes actuellement mal compris au niveau du Soleil et d’autres étoiles. »
Mystère des neutrinos
Les neutrinos sont l’une des particules fondamentales les plus mystérieuses de la matière. Ils sont extrêmement difficiles à étudier car ils interagissent à peine avec d’autres particules. Ils sont électriquement neutres et n’ont quasiment aucune masse. Pourtant, ils sont très abondants, et un grand nombre d’entre eux s’échappent constamment du soleil et traversent la Terre, et même nous-mêmes, sans pratiquement aucun effet. Il est important d’en apprendre davantage sur les neutrinos pour tester et peut-être affiner notre compréhension actuelle de la physique des particules, connue sous le nom de modèle standard.
Une éclipse solaire totale, avec la couronne solaire visible.
« Dans des conditions normales ‘classiques’, les neutrinos n’interagiront pas avec les photons », explique Ishikawa. « Nous avons cependant révélé comment les neutrinos et les photons peuvent être amenés à interagir dans des champs magnétiques uniformes à une échelle extrêmement grande – aussi grande que 10 ».3 km – trouvé sous la forme d’une matière connue sous le nom de plasma, qui se produit autour des étoiles. Le plasma est un gaz ionisé, ce qui signifie que tous ses atomes ont acquis un excès ou un déficit d’électrons, ce qui en fait des ions chargés négativement ou positivement, plutôt que les atomes neutres qui peuvent se produire dans les conditions quotidiennes sur Terre.
Effet Hall électrofaible et ses implications
L’interaction décrite par les chercheurs implique un phénomène théorique appelé effet Hall électrofaible. Il s’agit d’une interaction de l’électricité et du magnétisme dans des conditions extrêmes où deux des forces fondamentales de la nature – les forces électromagnétiques et faibles – fusionnent pour former la force électrofaible. Il s’agit d’un concept théorique qui ne devrait s’appliquer que dans les conditions de très haute énergie de l’univers primitif ou dans le cadre de collisions dans des accélérateurs de particules.
La recherche a abouti à une description mathématique de ces neutrinos inattendus.photon interaction, connue sous le nom de Lagrangien. Ceci décrit tout ce que l’on sait sur les états énergétiques du système.
Kenzo Ishikawa, premier et auteur correspondant de l’étude. Crédit : Sohail Keegan Pinto
« En plus de leur contribution à notre compréhension de la physique fondamentale, nos travaux pourraient également aider à expliquer ce qu’on appelle le casse-tête du chauffage de la couronne solaire », explique Ishikawa. « Il s’agit d’un mystère de longue date concernant le mécanisme par lequel l’atmosphère la plus externe du soleil – sa couronne – est à une température beaucoup plus élevée que la surface du soleil. Nos travaux montrent que l’interaction entre les neutrinos et les photons libère de l’énergie qui réchauffe la couronne solaire. »
Dans ses remarques finales, Ishikawa a exprimé les aspirations de son équipe : « Nous espérons maintenant poursuivre nos travaux à la recherche de connaissances plus approfondies, notamment en ce qui concerne le transfert d’énergie entre les neutrinos et les photons dans ces conditions extrêmes. »
