Cały czas jesteśmy pełni neutrin. Są wszędzie, prawie niewykrywalne, przelatują przez normalną materię. Prawie nic o nich nie wiemy - nawet o tym, jak są ciężkie. Wiemy jednak, że neutrina mogą zmieniać kształt całego wszechświata. A ponieważ mają tę moc, możemy wykorzystać kształt wszechświata do ich zważenia - jak to teraz uczynił zespół fizyków.
Z powodu fizyki zachowania najmniejszych cząstek zmieniają zachowanie całych galaktyk i innych gigantycznych struktur niebieskich. A jeśli chcesz opisać zachowanie wszechświata, musisz wziąć pod uwagę właściwości jego najmniejszych składników. W nowym artykule, który zostanie opublikowany w kolejnym wydaniu czasopisma „Physical Review Letters”, naukowcy wykorzystali ten fakt do ponownego obliczenia masy najlżejszego neutrina (istnieją trzy masy neutrin) na podstawie dokładnych pomiarów struktury na dużą skalę Wszechświata.
Pobrali dane o ruchach około 1,1 miliona galaktyk z badania spektroskopowego oscylacji Baryona, pobudzili je innymi informacjami kosmologicznymi i wynikami eksperymentów na neutrinach na znacznie mniejszą skalę na Ziemi, i przekazali wszystkie te informacje do superkomputera.
„Przetwarzając dane wykorzystaliśmy ponad pół miliona godzin obliczeniowych” - powiedział w oświadczeniu współautor badania Andrei Cuceu, doktorant z astrofizyki na University College London. „Jest to równoważne prawie 60 lat na jednym procesorze. Ten projekt przekroczył granice analizy dużych zbiorów danych w kosmologii”.
Wynik nie oferował stałej liczby dla masy najlżejszego rodzaju neutrina, ale zawęził ją: ten gatunek neutrina ma masę nie większą niż 0,086 wolta elektronowego (eV), czyli około sześć milionów razy mniejszą niż masa pojedynczego elektronu.
Liczba ta określa górną granicę, ale nie dolną granicę, dla masy najlżejszych gatunków neutrin. Możliwe, że w ogóle nie ma żadnej masy, pisali autorzy w artykule.
Fizycy wiedzą, że co najmniej dwa z trzech gatunków neutrin muszą mieć pewną masę i że istnieje związek między ich masami. (W tym dokumencie określono również górną granicę łącznej masy wszystkich trzech smaków: 0,26 eV.)
Mylące jest to, że trzy masowe gatunki neutrino nie pokrywają się z trzema smakami neutrina: elektronem, mionem i tau. Według Fermilab każdy smak neutrina składa się z kwantowej mieszaniny trzech gatunków masy. Tak więc pewne neutrino tau ma w sobie trochę masowego gatunku 1, trochę gatunku 2 i trochę gatunku 3. Te różne gatunki masowe pozwalają neutrino przeskakiwać w przód iw tył między smakami, jak odkryło to w 1998 roku (co wygrało Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki).
Fizycy nigdy nie potrafią dokładnie wskazać mas trzech gatunków neutrin, ale mogą się zbliżać. Autorzy napisali, że masa będzie się zawężać w miarę eksperymentów na Ziemi i poprawiania się pomiarów w przestrzeni kosmicznej. Im lepsi fizycy będą w stanie zmierzyć te maleńkie, wszechobecne składniki naszego wszechświata, tym lepsza fizyka będzie w stanie wyjaśnić, jak wszystko to do siebie pasuje.
