Comptes Rendus
Neutrinos in the early universe
Comptes Rendus. Physique, Volume 6 (2005) no. 7, pp. 798-809.

The contribution of neutrinos to the energy density of the universe is negligible. Instead, neutrinos influence significantly non-equilibrium processes in the early universe: the formation of structure, nucleosynthesis and baryogenesis. From the cosmic microwave background and from the large scale structure of matter one infers an upper bound of 1 eV on the sum of neutrino masses. The analysis of the abundances of light elements determines the number of neutrino flavours to be Nν=3. Finally, decays of heavy Majorana neutrinos at very high temperatures can naturally explain the cosmological baryon asymmetry. Successful baryogenesis, independent of initial conditions, is possible for neutrino masses in the range 10−3mi0.1. This mass window is consistent with results from neutrino oscillations and will soon be probed by cosmological observations.

La contribution des neutrinos à la densité d'énergie de l'Univers est négligeable. Pourtant, ils jouent un rôle important dans les processus hors équilibre dans l'Univers primordial : la formation des structures, la nucléosynthèse et la baryogénèse. A partir de l'étude du fond diffus cosmologique et de la structure à grande échelle de la matière, on peut déduire une limite supérieure de 1 eV sur la somme des masses des neutrinos. L'analyse des abondances des éléments légers contraint le nombre de saveurs de neutrinos (Nν=3). Enfin, la désintégration de neutrinos de Majorana lourds à très haute température peut naturellement expliquer l'asymétrie baryonique cosmologique. Un scénario de baryogénèse indépendant des conditions initiales est possible pour des masses de neutrinos dans les limites 10−3mi0.1. Cette fenêtre de masses est en accord avec les résultats des expériences d'oscillation des neutrinos et sera bientôt explorée par les observations cosmologiques.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crhy.2005.07.007
Keywords: Neutrino, Early universe, Leptogenesis
Mot clés : Neutrino, Univers primordial, Leptogénèse

Wilfried Buchmüller 1

1 Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, 22607 Hamburg, Germany
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