Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Cette simulation numérique montre l’évolution, dans le temps, d’un cube d’Univers de 65 millions d’années-lumière de côté, en illustrant séparément quatre composantes: la matière ordinaire baryonique (essentiellement sous forme de gaz) en bleu, la matière noire (rouge), les neutrinos (jaune) et les étoiles (points blancs). La simulation débute alors que l’Univers n’est âgé que de 300 millions d’années, et évolue jusqu’à aujourd’hui. Tandis que dans un premier temps toutes les composantes sont réparties de façon quasi uniforme, la matière s’accumule peu à peu dans les régions les plus denses, formant des filaments, des galaxies et des amas de galaxies dans lesquels s’allument les étoiles (extraites de la composante baryonique, lorsque le gaz froid atteint une densité importante). Les neutrinos, eux, sont si légers et se déplacent à des vitesses telles qu’ils peinent à s’agglomérer, ralentissant par la même occasion la formation des structures de matière. En les comparant aux données de l’expérience BOSS, ces simulations ont permis d’une part de déterminer avec une grande précision le nombre d’espèce de neutrinos (Neff = 2.9 +/- 0.2), et d’autre part d’établir la contrainte la plus forte à ce jour sur les masses des neutrinos, dont la somme (pour les trois espèces de neutrinos) doit être inférieure à 0.12 eV.

Les simulations ont été produites au TGCC de Bruyères-le-Châtel.

simulation (simulation):
http://adsabs.harvard.edu/abs/2014JCAP...07..005B
http://adsabs.harvard.edu/abs/2014A%26A...567A..79R

contrainte nombre de neutrinos (constraint on number of neutrinos):
http://arxiv.org/abs/1412.6763

contraintes masses des neutrinos (constraint on neutrino masses):
http://adsabs.harvard.edu/abs/2015JCAP...02..045P
http://arxiv.org/abs/1506.05976

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Neutrinos and evolution of the Universe:

This computer simulation shows the evolution, over time, of a cube of the Universe 65-million-light-years aside, illustrating separately four components: ordinary baryonic matter (mainly in the form of gas) in blue, Dark Matter (red), neutrinos (yellow) and stars (white dots). The simulation begins when the universe is only 300 million years old, and evolves until today. While all components are initially distributed almost uniformly, matter is gradually accumulating in the densest regions, forming filaments, galaxies and clusters of galaxies where stars turn on (extracted from the baryonic component, when the cold gas reaches a high density). Unlike matter, neutrinos are so light and so swift that they can barely cluster, slowing down at the same time the formation of matter structures. The comparison of these simulations to the data from the BOSS experiment allowed the physicists to determine with great accuracy the number of neutrino species (Neff = 2.9 +/- 0.2), and to set the strongest limit to date on the neutrino masses, bounding their sum (for the three species of neutrinos) to at most 0.12 eV.

The simulations were run at the TGCC of Bruyères-le-Châtel.