Des scientifiques dirigés par Fumihiro Naokawa ont mis au point une nouvelle méthode pour mesurer plus précisément la biréfringence cosmique, une rotation subtile de la polarisation du fond diffus cosmologique. Leur analyse indique que l'angle de biréfringence pourrait dépasser l'estimation précédente de 0,3 degré en raison de l'ambiguïté de la phase. Ces résultats, publiés dans Physical Review Letters, pourraient permettre de sonder la nouvelle physique liée à la matière noire et à l'énergie noire.
La biréfringence cosmique fait référence à une faible rotation observée dans la polarisation du fond diffus cosmologique (CMB), la rémanence du Big Bang. Des études récentes ont détecté cet effet, potentiellement lié à des particules telles que les axions, par le biais du signal de corrélation EB du CMB. Les mesures précédentes ont permis d'établir l'angle de rotation à environ 0,3 degré, mais des incertitudes subsistaient en raison d'une ambiguïté de phase semblable aux aiguilles d'une horloge, où des angles tels que 0,3, 180,3 ou 360,3 degrés semblent identiques sans contexte supplémentaire. Fumihiro Naokawa, doctorant à la Graduate School of Science de l'université de Tokyo, et Toshiya Namikawa, professeur associé à l'Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l'univers (Kavli IPMU), ont quantifié cette incertitude pour la première fois. Leur article, intitulé "nπ Phase Ambiguity of Cosmic Birefringence", paraît dans Physical Review Letters (2026 ; 136(4), DOI : 10.1103/6z1m-r1j5). Naokawa explique : "Comme une horloge, le CMB que nous pouvons observer n'est que dans son état actuel. Par conséquent, des angles de rotation tels que 0,3 degré, 180,3 degrés et 360,3 degrés ne devraient pas être distingués. Cela signifie que l'angle de biréfringence présente une ambiguïté de phase de 180 degrés". L'équipe a conçu une technique utilisant la forme détaillée du signal de corrélation EB pour résoudre cette ambiguïté, révélant potentiellement un angle réel plus important. Cette avancée affecte également les mesures de corrélation EE utilisées pour déterminer la profondeur optique de l'univers, ce qui incite à revoir les estimations antérieures sur la réionisation cosmique. Dans une étude complémentaire, également publiée dans Physical Review Letters (DOI : 10.1103/srfg-9fdy), Naokawa a proposé de vérifier la biréfringence au moyen de galaxies radio alimentées par des trous noirs supermassifs afin d'atténuer les erreurs des télescopes. Les futures missions telles que l'observatoire Simons et LiteBIRD devraient en bénéficier, en améliorant les tests de la physique violant la parité.
