Kosmolodzy - a nie fizycy cząstek - mogą być tymi, którzy w końcu mierzą masę nieuchwytnej cząsteczki neutrina. Grupa kosmologów dokonała najdokładniejszego jak dotąd pomiaru masy tych tajemniczych tak zwanych „cząstek duchów”. Nie użyli gigantycznego detektora cząstek, ale wykorzystali dane z największej jak dotąd ankiety dotyczącej galaktyk, Sloan Digital Sky Survey. Podczas gdy poprzednie eksperymenty wykazały, że neutrina mają masę, uważa się, że jest tak mała, że bardzo trudno ją było zmierzyć. Ale patrząc na dane Sloana dotyczące galaktyk, doktorant Shawn Thomas i jego doradcy z University College London ustalili masę neutrina na nie więcej niż 0,28 wolta elektronowego, co stanowi mniej niż jedną miliardową masy pojedynczego atomu wodoru. To jeden z najdokładniejszych jak dotąd pomiarów masy neutrina.
Ich praca opiera się na zasadzie, że ogromna obfitość neutrin (przechodzących obecnie przez ciebie tryliony) ma duży kumulatywny wpływ na materię kosmosu, która naturalnie formuje się w „gromady” grup i gromad galaktyk. Ponieważ neutrina są niezwykle lekkie, poruszają się po wszechświecie z dużymi prędkościami, co powoduje wygładzenie tego naturalnego „skupiska” materii. Analizując rozkład galaktyk we wszechświecie (tj. Zakres tego „wygładzania” galaktyk) naukowcy są w stanie ustalić górne granice masy neutrin.
Neutrino jest w stanie przejść przez rok świetlny - około sześciu bilionów mil - ołowiu, nie uderzając w żaden atom.
Najważniejsze w tych nowych obliczeniach jest istnienie największej w historii mapy 3D galaktyk, zwanej Mega Z, która obejmuje ponad 700 000 galaktyk zarejestrowanych przez Sloan Digital Sky Survey i umożliwia pomiary na rozległych obszarach znanego wszechświata.
„Ze wszystkich hipotetycznych kandydatów do tajemniczej Ciemnej Materii, jak dotąd neutrina stanowią jedyny przykład ciemnej materii, która faktycznie istnieje w naturze”, powiedział Ofer Lahav, szef grupy Astrofizyki UCL. „To niezwykłe, że rozkład galaktyk w wielkich skalach może nam powiedzieć o masie maleńkich neutrin.”
Kosmolodzy z UCL byli w stanie oszacować odległości do galaktyk za pomocą nowej metody, która mierzy kolor każdej z galaktyk. Łącząc tę ogromną mapę galaktyki z informacjami z fluktuacji temperatury w poświacie Wielkiego Wybuchu, zwanym Promieniowaniem Kosmicznym Mikrofalowym, byli w stanie wyznaczyć jedną z najmniejszych górnych granic wielkości cząsteczki neutrina.
„Chociaż neutrina stanowią mniej niż 1% całej materii, stanowią ważną część modelu kosmologicznego” - powiedział dr Shaun Thomas. „To fascynujące, że najbardziej nieuchwytne i małe cząsteczki mogą mieć taki wpływ na Wszechświat”.
„Jest to jedna z najskuteczniejszych dostępnych technik pomiaru mas neutrin” - powiedział dr Filipe Abadlla. „Stawia to wielkie nadzieje na uzyskanie pomiaru masy neutrina w nadchodzących latach.”
Autorzy są przekonani, że większe badanie Wszechświata, takie jak to, nad którym pracują, zwane międzynarodowym badaniem ciemnej energii, zapewni jeszcze dokładniejszą wagę neutrino, potencjalnie przy górnej granicy zaledwie 0,1 wolta elektronowego.
Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters.
Źródło: University College London
