Interactions entre les neutrinos et les particules de matière noire affectant les propriétés et la détection des neutrinos.Les neutrinos sont les particules massives les plus légères connues, traversant l'univers en nombre immense, tandis que la matière noire constitue la majeure partie de la masse de l'univers tout en restant invisible. Leur interaction est une hypothèse clé : si les particules de matière noire sont légères et se couplent aux neutrinos, elles pourraient modifier les masses des neutrinos, leurs schémas d'oscillation ou leurs taux de production dans l'univers primordial. Ce lien pourrait expliquer pourquoi l'abondance de la matière noire est similaire à la densité d'énergie des neutrinos, une coïncidence cosmique.
L'idée d'un couplage neutrino-matière noire a gagné en importance dans les années 2000 avec les modèles d'« interactions secrètes des neutrinos » et de matière noire légère. Le concept a été popularisé par les études du fond cosmique de neutrinos et de son potentiel à révéler les propriétés de la matière noire.
Dans les modèles où la matière noire interagit avec les neutrinos, les particules de matière noire pourraient diffuser sur les neutrinos, modifiant leur impulsion ou leur saveur. Dans l'univers primordial, de telles interactions maintiendraient les neutrinos en contact thermique plus longtemps, affectant le nombre d'espèces de neutrinos effectives et le fond diffus cosmologique. En laboratoire, les expériences recherchent des oscillations anormales de neutrinos ou des distorsions spectrales inexplicables par le mélange standard à trois neutrinos.
Cette recherche guide la conception des détecteurs de matière noire et des observatoires de neutrinos de nouvelle génération, aidant à interpréter les données d'expériences comme JUNO ou Hyper-Kamiokande.
Si la matière noire interagit avec les neutrinos, elle pourrait rendre l'univers légèrement « brumeux » pour les neutrinos, un effet subtil qui pourrait être visible dans le fond cosmique de neutrinos issu du Big Bang.
| N | variable | number of detected neutrino events — count |
| L | variable | neutrino luminosity of the source — luminosité watt |
| d | variable | distance from source to detector — distance metre |
| A | variable | effective area of the detector — aire square metre |
| t | variable | exposure time — temps second |
| ⟨E_ν⟩ | variable | mean neutrino energy — énergie joule |
| \sigma | variable | Cross section — section efficace square metre |
| g_1 | variable | Coupling constant of particle 1 — constante de couplage joule metre |
| g_2 | variable | Coupling constant of particle 2 — constante de couplage joule metre |
| \mu | variable | Reduced mass of the two-particle system — masse kilogram |
| m | variable | Mass scale (typically the mass of the particles) — masse kilogram |
| H_{\text{HFI}} | variable | magnetic hyperfine interaction Hamiltonian — hamiltonien joule |
| \boldsymbol{\mu}_I | variable | nuclear magnetic moment — moment magnétique ampere square metre |
| \mathbf{A} | variable | hyperfine coupling tensor — tenseur joule per ampere square metre |
| \mathbf{S} | variable | electron spin operator — spin operator |
| \cdot | opérateur | scalar product of vectors — produit scalaire |
