Cosmologii - și nu fizicienii cu particule - ar putea fi cei care măsoară în cele din urmă masa particulelor neutrinoase evazive. Un grup de cosmologi au făcut măsurarea cea mai precisă încă a masei acestor misterioase așa-numite „particule fantomă”. Nu au folosit un detector de particule gigant, ci au folosit date din cel mai mare sondaj din galaxii, Sloan Digital Sky Survey. În timp ce experimentele anterioare au arătat că neutrinii au o masă, se crede că este atât de mică încât a fost foarte greu de măsurat. Dar analizând datele Sloan despre galaxii, doctorandul Shawn Thomas și consilierii săi la University College London au pus masa unui neutrin la cel mult 0,28 electroni volți, care este mai puțin de o miliardime din masa unui singur atom de hidrogen. Aceasta este una dintre cele mai precise măsurători ale masei unui neutrin până în prezent.
Munca lor se bazează pe principiul că abundența uriașă de neutrini (există trilioane care îți trec acum) are un efect cumulativ mare asupra materiei cosmosului, care se formează în mod natural în „grupuri” de grupuri și grupuri de galaxii. Deoarece neutrinii sunt extrem de ușori, ei se deplasează prin univers cu viteze mari, ceea ce are ca efect netezirea acestei „neplăceri” naturale a materiei. Analizând distribuția galaxiilor în univers (adică amploarea acestei „neteziri” a galaxiilor) oamenii de știință sunt capabili să depășească limitele superioare ale masei neutrinoase.
Un neutrino este capabil să treacă printr-un an lumină - după șase trilioane de mile - de plumb fără să lovească un singur atom.
Centrul acestui nou calcul este existența celei mai mari hărți 3D de galaxii, numite Mega Z, care acoperă peste 700.000 de galaxii înregistrate de Sloan Digital Sky Survey și permite măsurători pe întinderi vaste ale universului cunoscut.
„Dintre toți candidații ipotetici pentru misterioasa materie întunecată, până acum neutrinii oferă singurul exemplu de materie întunecată care există de fapt în natură”, a spus Ofer Lahav, șeful Grupului de Astrofizică al UCL. „Este remarcabil faptul că distribuția galaxiilor pe scări uriașe ne poate spune despre masa neutrinilor minori.”
Cosmologii de la UCL au fost capabili să estimeze distanțele până la galaxii folosind o metodă nouă care măsoară culoarea fiecăreia dintre galaxii. Combinând această enormă hartă a galaxiei cu informații despre fluctuațiile de temperatură din strălucirea Big Bang-ului, numită radiația Cosmic Microwave Background, au fost capabili să pună una dintre cele mai mici limite superioare asupra mărimii particulei de neutrino.
„Deși neutrinii alcătuiesc mai puțin de 1% din toate materiile, acestea sunt o parte importantă a modelului cosmologic”, a spus dr. Shaun Thomas. „Este fascinant că cele mai evazive particule pot avea un astfel de efect asupra Universului.”
„Aceasta este una dintre cele mai eficiente tehnici disponibile pentru măsurarea maselor de neutrini”, a spus dr. Filipe Abadlla. „Acest lucru pune mari speranțe de a obține în cele din urmă o măsurare a masei neutrinului în anii următori.”
Autorii sunt încrezători că un sondaj mai mare al Universului, cum este cel la care lucrează, numit International Energy Energy Survey, va produce o greutate și mai exactă pentru neutrino, posibil la o limită superioară de doar 0,1 electron volți.
Rezultatele sunt publicate în revista Physical Review Letters.
Sursa: University College London
