Vous saviez que le fond cosmologique de neutrinos avait été détecté (indirectement) il y a un an ??

[mmanu_F]

parce que mmoi, je ne le savais pas !!

Salut,

j'ai vu passé l'info il y a quelques jours et j'ai regardé un peu plus les détails dans le post de Ethan Siegel.

Quelques élements intéressants.
D'abord, la détection directe c'est coton (d'où ma surprise partielle) et on ne s'attendais pas à avoir des nouvelles de ce côté là pendant très très longtemps.
La théorie est limpide : la température prévue est de (4/11)^1/3 la température du fond diffus cosmologique soit 1.95K.
Maintenant la nouvelle : une équipe de 4 chercheurs ont publié une étude des données de Planck (2013) dans PRL. Ils y ont cherché l'effet des neutrinos sur le spectre du fond cosmologique des pĥotons et ils l'ont trouvé ! Ils ont trouvé une signature expérimentale du fond cosmologique des neutrinos. Et la température déduite pour le fond cosmologique des neutrinos aujourd'hui est de (dans l'hypothèse de neutrinos sans masses) : 1.96K (à 0.02K près) !!

En passant, ces résultats confirme l'existence d'exactement 3 types de neutrinos.
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[invite51d17075]

ça c'est
par contre :

En passant, ces résultats confirme l'existence d'exactement 3 types de neutrinos.

tu peux préciser pourquoi ou comment ?
merci
Cdt

[mmanu_F]

Salut,

tu peux préciser pourquoi ou comment (exactement 3 types de neutrinos) ?

je pense que la partie haute de ce graphe résume parfaitement la situation (tiré de l'article original):

fit.png

L'idée générale est d'extraire la contribution des neutrinos des oscillations du spectre du CMB. La figure du haut montre les contributions estimées pour 1, 3 et 5 types de neutrinos (je ne sais pas pourquoi les nombres uniquement impairs, ça m'intrigue...), les données sont les points noir + barre d'erreur. Je te laisse juger. du côté théorie, que la densité d'énergie (qui est responsable de la "structure" du spectre) dépende du nombre de degré de liberté ne me surprend pas, comme je n'étais pas surpris de voir le (4/11)^1/3 dans le calcul théorique donné précédemment. Il faudrait que je me rafraichisse la mémoire en thermodynamique relativiste à la sauce cosmos (peut-être Gilgamesh aura des souvenirs plus frais ...) et que je regarde l'article original un peu plus dans le détail (je l'ai pas encore ouvert pour tout avouer).

pour mémoire, le spectre du fond cosmologique des photons :

1-lVZUBgHoLqL5j5UswlXuXg.jpeg


[EDIT] grrrrrrrrrrrr j'aime pas quand les images sont toutes racrapotées ...

[invite51d17075]

OK,
pas vu de graphe dans ton premier post.
j'attend de voir tes pièces jointes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mmanu_F]

pas vu de graphe dans ton premier post.

y'en avait pas

en passant, j'ai retrouvé le 4/11 à la page 75 du Kolb et Turner ...

[mmanu_F]

j'attend de voir tes pièces jointes.

si tu es impatient, les images sont dans le post de Ethan lié dans mon premier message.

[mmanu_F]

Je n'avais pas précisé mais tout ceci est en parfait accord avec notre modèle standard.

[invite6c250b59]

la température déduite pour le fond cosmologique des neutrinos aujourd'hui est de (dans l'hypothèse de neutrinos sans masses) : 1.96K (à 0.02K près) !!

Interessant merci

Est-ce que tu sais l'ampleur de la dependance de la temperature a la masse? Par exemple, est-ce que la masse la plus haute permise par ailleurs se traduirait par une prediction de temperature differente, ou ce serait different mais cache loin dans les decimales?

[mmanu_F]

Est-ce que tu sais l'ampleur de la dependance de la temperature a la masse? Par exemple, est-ce que la masse la plus haute permise par ailleurs se traduirait par une prediction de temperature differente, ou ce serait different mais cache loin dans les decimales?

Salut,

je ne connais pas de dépendance directe de la température à la masse. Il y a une dépendance indirecte, via des effets de seuil et c'est cette dépendance indirecte qui est responsable de la différence entre la température des neutrinos et celle des photons, mais elle est sans rapport avec la masse des neutrinos. Voilà ce que je comprends.

La température mesure l'agitation thermique. Elle dépend du nombre "d'agités", c'est-à-dire du nombre de degrés de liberté. Avant la fin de la première seconde, neutrinos, électrons et photons sont à l'équilibres, ils sont à la même température. L'équilibre est possible parce que les électrons et les neutrinos peuvent intéragir via l'interaction faible.

Vers 1s, la température passe en dessous de 1MeV (sous l'effet de l'expansion) est la communication est coupée entre les neutrinos et les électrons, les neutrinos découplent et vont continuer leur vie indépendemment des autres (leur vie se résumant alors à rougir sous l'effet de l'expansion).

Un peu plus tard, vers 6s, la température descend en dessous de la masse de l'électron (c'est la dépendance indirecte en masse dont je parlais) et les paires électron/positron vont commencer à s'annihiler massivement. En se désintégrant en photons, ils vont leur transmettre leur énergie et chauffer légèrement les photons, d'où la différence de températuire entre neutrino et photons. Comme je l'ai dit le rapport des deux températures fait apparaitre un facteur 11/4 qui n'a rien a voir avezc la masse des particules mais qui compte le nombre de degrés de liberté perdus au moment de l'annihilation des électrons/positrons.

Le rapport des températures dépend ainsi indirectement de la masse de l'électron (0.5Mev) : si elle avait été plus grande (disons 2MeV) que l'échelle caractéristique de l'interaction faible (1MeV) l'annihilation aurait eu lieu avant le découplage des neutrinos qui auraient profités du chauffage. Photon et neutrinos auraient eu alors la même température (avec un 29/15 à la place du 11/4 si j'ai bien compté, ce qui donne 2.43K).

[invite6c250b59]

Très clair, merci!