Znajdujący się w najbardziej wysuniętym na południe punkcie Ziemi teleskop o długości 280 ton i szerokości 10 metrów pomaga astronomom odkryć naturę ciemnej energii i zbliżyć się do rzeczywistej masy neutrin - nieuchwytnych cząstek subatomowych, które przenikają Wszechświat i aż do bardzo niedawno uważano, że są całkowicie pozbawione mierzalnej masy.
Finansowany przez NSF Teleskop Bieguna Południowego (SPT) został specjalnie zaprojektowany do badania tajemnic ciemnej energii, siły, która rzekomo napędza nieustanne (i najwyraźniej wciąż przyspieszające) rozszerzanie się Wszechświata. Jego zdolność do obserwacji fali milimetrowej pozwala naukowcom badać kosmiczne tło mikrofalowe (CMB), które przenika nocne niebo 14-miliardowym echem Wielkiego Wybuchu.
Na odcisk CMB nałożone są sylwetki odległych gromad galaktyk - jednych z najbardziej masywnych struktur tworzących się we Wszechświecie. Lokalizując te gromady i mapując ich ruchy za pomocą SPT, badacze mogą zobaczyć, w jaki sposób ciemna energia - i neutrina - oddziałują z nimi.
„Neutrina należą do najliczniejszych cząstek we wszechświecie” - powiedział Bradford Benson, kosmolog eksperymentalny z Kavli Institute for Cosmological Physics z Uniwersytetu Chicago. „Co sekundę przechodzi przez nas około bilionów neutrin, choć prawie ich nie zauważasz, ponieważ rzadko wchodzą w interakcje z„ normalną ”materią”.
Gdyby neutrina były szczególnie masywne, miałyby wpływ na gromady galaktyk na dużą skalę obserwowane za pomocą SPT. Gdyby nie mieli masy, nie byłoby żadnego efektu.
Wyniki zespołu współpracy SPT mieszczą się jednak gdzieś pośrodku.
Mimo że tylko 100 z 500 zidentyfikowanych do tej pory gromad zostało zbadanych, zespół był w stanie ustalić względnie wiarygodną wstępną górną granicę masy neutrin - ponownie, cząstek, które kiedyś zakładano, że mają Nie masa.
Poprzednie testy przypisywały również dolną granicę masy neutrin, tym samym zawężając przewidywaną masę cząstek subatomowych do 0,05 - 0,28 eV (woltów elektronów). Po zakończeniu ankiety SPT zespół spodziewa się jeszcze bardziej pewnego wyniku mas cząstek.
„Dzięki pełnemu zestawowi danych SPT będziemy w stanie nałożyć bardzo ścisłe ograniczenia na ciemną energię i być może określić masę neutrin”, powiedział Benson.
„Powinniśmy być bardzo blisko poziomu dokładności potrzebnego do wykrycia mas neutrin”, zauważył później w e-mailu do czasopisma Space Magazine.
Tak dokładne pomiary nie byłyby możliwe bez Teleskopu Bieguna Południowego, który dzięki swojej wyjątkowej lokalizacji może obserwować ciemne niebo przez bardzo długi czas. Antarktyda oferuje również SPT stabilną atmosferę, a także bardzo niski poziom pary wodnej, który w przeciwnym razie mógłby absorbować słabe sygnały o długości fali milimetrowej.
„Teleskop Bieguna Południowego okazał się klejnotem koronnym badań astrofizycznych przeprowadzonych przez NSF na Antarktydzie” - powiedział Vladimir Papitashvili, dyrektor programu Antarctic Astrophysics and Geospace Sciences w Biurze Programów Polarnych NSF. „Od czasu, gdy teleskop otrzymał swoje„ pierwsze światło ”17 lutego 2007 r., Wydał około dwóch tuzinów recenzowanych publikacji naukowych. SPT to bardzo skoncentrowany, dobrze zarządzany i niesamowity projekt”.
Ustalenia zespołu zaprezentował Bradford Benson na spotkaniu American Physical Society w Atlancie 1 kwietnia.
