L'hélium d'un ballon de fête, c'est ce gaz qui le fait s'élever. Mais bien avant les ballons, l'hélium est apparu dans les premières minutes qui ont suivi le Big Bang. Sa quantité exacte dans l'Univers est comme une empreinte digitale : elle permet de savoir combien de types de neutrinos (ces particules fantômes qui traversent les murs) existent.
Les astronomes ont trouvé un moyen de mesurer cette empreinte plus précisément. Ils observent de lointains nuages d'hydrogène incandescent, où il n'y a presque pas d'éléments lourds — de tels nuages ont conservé la composition de l'Univers primordial. Une nouvelle méthode d'analyse des spectres obtenus au Grand télescope binoculaire en Arizona permet de déterminer la proportion d'hélium avec une incertitude d'environ 2 % pour chaque nuage. Et en sélectionnant les meilleurs nuages, les scientifiques espèrent atteindre une précision globale de 0,5 %.
Pourquoi une telle précision ? Le nombre de types de neutrinos dans le modèle standard de la physique des particules est de trois. Mais si les mesures de l'hélium indiquent une autre valeur, cela serait un indice de nouvelle physique — par exemple, l'existence de neutrinos stériles, qui n'interagissent pas avec la matière. Ainsi, le comptage précis de l'hélium dans le gaz ancien est un test des fondements mêmes de notre compréhension du monde.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.22232
Extremely low metallicity HII regions have been observed with the goal of determining the primordial helium abundance ($$Y_{\rm p}$$). $$Y_{\rm p}$$, combined with standard big bang nucleosynthesis and the half-life of the neutron, provides a direct measurement of the number of neutrino families, but $$Y_{\rm p}$$ must be measured very precisely to provide meaningful constraints on physics beyond the Standard Model. Here we describe a program to combine new Large Binocular Telescope (LBT) observations with a new analysis methodology to significantly improve the determination of $$Y_{\rm p}$$. The LBT, with its MODS and LUCI instruments, produces spectra, which, when combined with our new analysis methodology, are capable of delivering He abundances in individual HII regions with uncertainties of approximately 2% or less. Archival LBT/MODS spectra of standard stars over a four-year period enable the determination of a wavelength-dependent uncertainty in the MODS spectral response, resulting in improved relative emission line uncertainties. An optimized sample of low-metallicity galaxies has been selected with the goal of producing a determination of $$Y_{\rm p}$$ with a precision of $$\sim$$ 0.5%, sufficient to provide an independent constraint on the effective number of neutrino families of $$\sim$$ 3%.
L'hélium a d'abord été découvert sur le Soleil, et non sur Terre : en 1868, des astronomes ont observé une raie inconnue dans le spectre de la lumière solaire et ont nommé l'élément en l'honneur d'Hélios, le dieu grec du Soleil.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de la planète est constitué d'une forme inconnue de matière ; des mesures précises de la composition cosmique pourraient aider à distinguer la matière ordinaire de la matière exotique.