Neutrino propagation in dense astrophysical environnements : beyond the standard frameworks

Propagation des neutrinos dans les milieux astrophysiques denses : au-delà des approches standards Depuis la découverte des oscillations de neutrinos dans le vide, il a été démontré que la présence d'un environnement de matière peut avoir une grande influence sur les changements de saveurs. L'inclusion des termes d'interactions neutrino-neutrino dans les études des conversions de saveurs dans les environnements astrophysiques denses a créé une activité théorique très intense. Cette thèse entre dans ce cadre en allant au-delà des approches usuelles. Dans notre premier projet, nous explorons analytiquement et numériquement le rôle de la cohérence d'hélicité, en nous basant pour la première fois sur une simulation astrophysique détaillée d'un rémanent de fusion de système binaire d'étoiles à neutrons. Cette étude montre que la cohérence d'hélicité n'engendre pas de conversions, et par ce fait, renforce la validité des équations de champs moyens habituellement utilisées dans les milieux denses. Elle apporte également une meilleure compréhension du mécanisme de nonlinear feedback. Après cela, nous examinons dans une seconde partie le rôle des interactions non-standards entre matière et neutrinos dans le même contexte astrophysique. Nous trouvons que la présence de telles interactions peut créer une nouvelle résonance de type MSW, appelée la résonance "inner", qui peut avoir un couplage intéressant avec la résonance matière-neutrino, et provoque des conversions de saveurs très proches de l'objet central. Nous analysons également le mécanisme d'une telle résonance, et montrons qu'elle se manifeste comme une résonance synchronisée en présence d'un potentiel d'interaction neutrino-neutrino fort. Enfin, notre dernière étude est plus formelle et se focalise sur la question fondamentale de la décohérence par séparation de paquets d'ondes en présence de champs gravitationnels forts. Nous utilisons le formalisme de la matrice densité pour le paquet d'onde du neutrino dans la métrique de Schwarzschild, et dérivons l'expression de la longueur de cohérence. Ce travail constitue la toute première étude dans la description de la décohérence en espace-temps courbe.