Pourquoi l'Univers contient-il des étoiles, des planètes et des êtres vivants, plutôt que seulement de la lumière ? Une particule hypothétique pourrait apporter un élément de réponse.
Au début de l'Univers, matière et antimatière étaient présentes. Elles se ressemblent beaucoup, mais leurs particules portent certaines propriétés opposées. Lorsqu'une particule rencontre son équivalent en antimatière, les deux disparaissent intégralement avec une conversion totale de leur masse en énergie, selon la célèbre formule e=mc².
Quelle est l'origine de la matière ?
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Pourtant, la matière a fini par l'emporter. Il en est resté suffisamment pour former les galaxies, puis les étoiles et les planètes. Les physiciens cherchent toujours à comprendre pourquoi ce déséquilibre s'est produit, alors que les deux formes de matière devraient être à égalité au départ.
Deux chercheurs, au Royaume-Uni et en Inde, se sont intéressés à une particule souvent mise de côté dans les calculs : un neutrino lourd. Les neutrinos connus sont des particules extrêmement légères qui interagissent très peu avec la matière. Leur cousin plus massif reste hypothétique.
Dans le modèle étudié, ce neutrino lourd interagirait si rarement avec les autres particules qu'il pourrait survivre longtemps après sa formation. Pendant un certain temps, il aurait même pu représenter une part importante de l'Univers. Sa présence aurait alors modifié la vitesse à laquelle l'Univers s'étendait.
Cela aurait changé le moment où certaines interactions entre particules devenaient efficaces. Or ces interactions participent aux mécanismes susceptibles de créer un excès de matière par rapport à l'antimatière. Autrement dit, une particule presque absente des réactions ordinaires aurait pu influencer leur résultat en changeant les conditions dans lesquelles elles se produisaient.
La particule finirait ensuite par se désintégrer. Mais les effets de cette période particulière pourraient se retrouver dans la répartition actuelle de la matière.
Pour le moment, personne n'a observé ce neutrino lourd, ni confirmé qu'il a existé dans le passé. L'étude est un travail théorique qui explore ce qui se produirait si la particule possédait certaines caractéristiques.
Pour tester cette hypothèse, les physiciens envisagent notamment de chercher des traces dans les ondes gravitationnelles très anciennes, de minuscules déformations de l'espace produites aux débuts du cosmos. De futures observations pourraient aider à déterminer si ce scénario décrit réellement une partie de notre histoire.