Космологи - а не фізики частинок - можуть бути тими, хто остаточно вимірює масу невловимих частинок нейтрино. Група космологів здійснила найбільш точне вимірювання маси цих загадкових так званих «частинок привидів». Вони не використовували гігантський детектор частинок, але використовували дані найбільшого обстеження коли-небудь галактик, Sloan Digital Sky Survey. Хоча в попередніх експериментах було показано, що нейтрино має масу, його вважають таким малим, що його було важко виміряти. Але, дивлячись на дані Слоана про галактики, докторант Шон Томас та його радники з Університетського коледжу Лондона помістили масу нейтрино не більше 0,28 вольт електронів, що менше мільярдної маси маси одного атома водню. Це одне з найбільш точних вимірювань маси нейтрино на сьогоднішній день.
Їх робота заснована на принципі, що величезна кількість нейтрино (зараз трильйони проходять крізь вас) має великий накопичувальний вплив на речовину космосу, яка, природно, утворюється в «скупчення» груп і скупчень галактик. Оскільки нейтрино надзвичайно легке, вони рухаються по всесвіту з великою швидкістю, що спричиняє згладжування цієї природної «громіздкості» речовини. Аналізуючи розподіл галактик по всесвіту (тобто ступінь цього «згладжування» галактик), вчені змогли опрацювати верхні межі маси нейтрино.
Нейтрино здатне пройти світловий рік - приблизно шість трильйонів миль - свинцю, не потрапивши жодного атома.
Центральним у цьому новому підрахунку є існування найбільшої в світі 3D-карти галактик, що називається Mega Z, яка охоплює понад 700 000 галактик, записаних Sloan Digital Sky Survey і дозволяє проводити вимірювання на великих ділянках відомого Всесвіту.
"З усіх гіпотетичних кандидатів у таємничу Темну речовину поки що нейтрино є єдиним прикладом темної речовини, яка насправді існує в природі", - сказав Офер Лахав, керівник групи з астрофізики UCL. "Примітно, що розподіл галактик у величезних масштабах може говорити про масу крихітних нейтрино".
Космологи з UCL змогли оцінити відстані до галактик за допомогою нового методу, який вимірює колір кожної з галактик. Поєднавши цю величезну карту галактики з інформацією про коливання температури в післясвічення Великого вибуху, що називається випромінюванням космічного мікрохвильового фону, вони змогли поставити одну з найменших верхніх меж розміру частинок нейтрино на сьогоднішній день.
"Хоча нейтрино складає менше 1% усієї речовини, вони складають важливу частину космологічної моделі", - сказав доктор Шон Томас. "Захоплююче, що найбільш невловимі і крихітні частинки можуть мати такий вплив на Всесвіт".
"Це одна з найефективніших методик для вимірювання нейтрино мас", - сказав доктор Філіпе Абадла. "Це покладає великі надії нарешті отримати вимірювання маси нейтрино в наступні роки".
Автори впевнені, що більш масштабне дослідження Всесвіту, наприклад, те, над яким вони працюють під назвою Міжнародне обстеження темної енергії, дасть ще більш точну вагу нейтрино, потенційно на верхній межі всього 0,1 електрона вольт.
Результати опубліковані в журналі Physical Review Letters.
Джерело: University College London
