Ми весь час нейтрино. Вони скрізь, майже непомітні, летять через нормальну матерію. Ми ледве нічого про них не знаємо - навіть не наскільки вони важкі. Але ми знаємо, що нейтрино може змінити форму всього Всесвіту. А оскільки вони мають таку силу, ми можемо використовувати форму Всесвіту для їх зважування - як це зробила команда фізиків.
Через фізику поведінка найдрібніших частинок змінює поведінку цілих галактик та інших гігантських небесних структур. І якщо ви хочете описати поведінку Всесвіту, вам доведеться враховувати властивості його найдрібніших компонентів. У новому документі, який буде опублікований у майбутньому випуску журналу Physical Review Letters, дослідники використали цей факт для зворотного обчислення маси найлегшого нейтрино (є три маси нейтрино) за допомогою точних вимірювань масштабної структури Всесвіту.
Вони взяли дані про переміщення приблизно 1,1 мільйона галактик з Спектроскопічного огляду осциляції Баріона, змішали його з іншою космологічною інформацією та результатами набагато менших масштабів експериментів з нейтрино на Землі та передали всю цю інформацію в суперкомп'ютер.
"Ми використали більше півмільйона годин обчислення для обробки даних", - йдеться в повідомленні співавтора дослідження Андрія Кучеу, доктора астрофізики в Університетському коледжі Лондона. "Це еквівалентно майже 60 років на одному процесорі. Цей проект підштовхнув межі для аналізу великих даних у космології".
Результат не запропонував фіксованого числа для маси найлегшого типу нейтрино, але це звузило його. Цей вид нейтрино має масу не більше 0,086 вольт електронів (еВ) або приблизно в шість мільйонів разів менше маса одиничного електрона.
Це число встановлює верхню межу, але не нижню межу для маси найлегших видів нейтрино. Цілком можливо, що він взагалі не має жодної маси, писали автори у статті.
Те, що знають фізики, це те, що принаймні два з трьох видів нейтрино повинні мати деяку масу, і що між їхніми масами існує взаємозв'язок. (Цей документ також встановлює верхню межу для комбінованої маси всіх трьох ароматів: 0,26 еВ.)
Тричі масові види нейтрино не зв'язані з трьома ароматами нейтрино: електрон, мюон і тау. За словами Фермілаба, кожен аромат нейтрино складається з квантової суміші трьох масових видів. Таким чином, деяке тау-нейтрино має в своєму складі трохи масових видів 1, трохи 2 і трохи видів 3. Ці різні масові види дозволяють нейтрино переходити між ароматами вперед і назад, як відкриття 1998 року (яке виграло Нобелівська премія з фізики) показав.
Фізики ніколи не можуть точно визначити маси трьох видів нейтрино, але вони можуть продовжувати наближатися. Автори писали, що маса продовжує звужуватися, коли експерименти на Землі та вимірювання в космосі покращуватимуться. І чим краще фізики зможуть виміряти ці крихітні, всюдисущі компоненти нашого Всесвіту, тим краща фізика зможе пояснити, як уся справа поєднується.
