Des recherches menées à l'Université d'Hokkaido ont montré que des particules insaisissables appelées neutrinos peuvent interagir avec les photons - les particules élémentaires de lumière et autres rayonnements électromagnétiques - d'une manière qui n'a jamais été détectée auparavant. Les résultats des recherches du professeur honoraire Kenzo Ishikawa de l'Université de Hokkaido et de son collègue Yutaka Tobei, maître de conférences à l'Université des sciences et technologies de Hokkaido, ont été publiés dans la revue PhysicsOpen.
"Nos découvertes sont importantes pour comprendre les interactions de la mécanique quantique de certaines des particules les plus fondamentales de la matière. Elles pourraient également aider à révéler des détails sur des phénomènes actuellement mal compris au sein du Soleil et d'autres étoiles", a déclaré Ishikawa.
Les neutrinos sont l’une des particules fondamentales les plus mystérieuses de la matière. Parce que les neutrinos interagissent à peine avec d’autres particules, ils sont extrêmement difficiles à étudier. Ils sont électriquement neutres et n’ont quasiment aucune masse. Pourtant, ils sont abondants, et de grandes quantités de neutrinos s’échappent du Soleil, traversent la Terre et même nous traversent, sans presque aucun effet. Il est important d’en apprendre davantage sur les neutrinos pour tester et affiner notre compréhension actuelle de la physique des particules, connue sous le nom de modèle standard.
"Dans des conditions normales "classiques", les neutrinos n'interagissent pas avec les photons", explique Ishikawa. "Cependant, nous avons révélé comment les neutrinos et les photons peuvent interagir dans des champs magnétiques uniformes à des échelles extrêmement grandes - allant jusqu'à 103 kilomètres - où de tels champs magnétiques apparaissent. La forme de matière autour d'une étoile est appelée plasma. Le plasma est un gaz ionisé, ce qui signifie que tous ses atomes ont gagné plus ou moins d'électrons, ce qui en fait des ions chargés négativement ou positivement, plutôt que les atomes neutres qu'ils pourraient être dans les conditions quotidiennes sur Terre. "
Faible effet Hall électrique et son impact
L’interaction décrite par les chercheurs implique un phénomène théorique appelé effet Hall électrofaible. Il s’agit de l’interaction entre l’électricité et le magnétisme dans des conditions extrêmes, où les deux forces fondamentales de la nature – la force électromagnétique et la force faible – fusionnent en électricité faible. Il s’agit d’un concept théorique qui ne devrait s’appliquer que dans les conditions d’énergie extrêmement élevée de l’univers primitif ou lors de collisions avec des accélérateurs de particules.
La recherche a donné une description mathématique de cette interaction inattendue neutrino-photon, connue sous le nom de Lagrangien. Il décrit toutes les informations connues sur l’état énergétique du système.
"En plus de nous aider à comprendre la physique fondamentale, notre étude pourrait contribuer à expliquer le mystère de l'échauffement coronaire", a déclaré Ishikawa. "Il s'agit d'un mystère de longue date concernant le mécanisme par lequel l'atmosphère la plus externe du soleil, la couronne, devient beaucoup plus chaude que la surface du soleil. Nos travaux montrent que les interactions entre les neutrinos et les photons libèrent de l'énergie qui chauffe la couronne."
Dans ses remarques finales, Ishikawa a exprimé le désir de son équipe : "Nous espérons désormais poursuivre nos travaux et découvrir des informations plus approfondies, notamment sur le transfert d'énergie entre les neutrinos et les photons dans ces conditions extrêmes."