Une étude, dont les résultats intitulés «First constraint on the neutrino-induced phase shift in the spectrum of baryon acoustic oscillations» sont publiés dans la revue Nature Physics, a réussi à extraire une information sur les neutrinos produits par le Big Bang en analysant des grandes structures de l'Univers.

Rappelons tout d'abord que «près de 10^-32 seconde après le Big Bang, l'Univers connaît une phase d'expansion prodigieuse (inflation)», un événement mystérieux, qui «perturbe la matière (un plasma dense et opaque) en donnant naissance à des ondes de pression, analogues au son».

Dans «ce fluide de protons, neutrons, électrons, photons et neutrinos», ces ondes «parviennent à se propager, pendant 380.000 ans» jusqu'à ce que la lumière jaillisse, un moment où l'Univers est assez 'dilaté' et refroidi «pour que les électrons et les protons puissent former des atomes d'hydrogène et libèrent les premiers photons que nous pouvons observer aujourd'hui ('fond diffus cosmologique')».

Au bout du compte, «les ondes de pression primordiales cessent de se propager dans ce nouvel environnement et la structure périodique de densité de matière associée à ces ondes se fige, en donnant naissance aux grandes structures de l'Univers». Dans ce contexte, «le modèle standard de la cosmologie prévoit que ces grandes structures conservent l'empreinte des neutrinos primordiaux».

Concrètement, «il existe une relation entre la distribution spatiale de la matière à grande échelle et le nombre de variété de neutrinos», relié «au fait que les neutrinos primordiaux se déplacent à la vitesse de la lumière dans le fluide de protons, de neutrons et de photons, qui porte des ondes acoustiques se propageant plus lentement (c/√3)».

Pour sa part, la collaboration Sloan Digital Sky Survey débusque ces informations sur les neutrinos, en exploitant «un catalogue de 1,2 million de galaxies éloignées de nous de 2,7 à 10 milliards d'années-lumière» et en établissant, pour différents âges de l'Univers, «la distribution spatiale de la matière à grande échelle». Il apparaît ainsi «une structure périodique, 'relique' des ondes acoustiques primordiales, conformément aux prévisions théoriques».

En 'incorporant' ensuite à ces données «celles issues du fond diffus cosmologique, observé en microondes par le satellite Planck notamment», les chercheurs «mettent en évidence pour la première fois l'impact des neutrinos sur la propagation des ondes acoustiques, excluant un univers primordial sans neutrino».

Autrement dit, «une détection indirecte du fond diffus de neutrinos cosmiques produits par le Big Bang» a été réalisée. A l'avenir, «il deviendra possible de déterminer plus précisément le nombre de familles de neutrinos», avec «davantage de données observationnelles, grâce notamment à Desi (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ou Euclid».