Neustále jsme plné neutrin. Jsou všude, téměř nezjistitelné a prolétají normální hmotou. Sotva o nich víme - ani to, jak jsou těžké. Víme však, že neutrina mají potenciál změnit tvar celého vesmíru. A protože mají takovou moc, můžeme použít tvar vesmíru k jejich vážení - jak to nyní udělal tým fyziků.
Díky fyzice mění chování nejmenších částic chování celých galaxií a dalších obřích nebeských struktur. A pokud chcete popsat chování vesmíru, musíte vzít v úvahu vlastnosti jeho nejmenších komponent. V novém příspěvku, který bude zveřejněn v nadcházejícím čísle časopisu Physical Review Letters, vědci použili tuto skutečnost k přepočítání hmotnosti nejlehčího neutrina (existují tři neutrinové hmoty) z přesných měření rozsáhlé struktury vesmíru.
Z Baryonova oscilačního spektroskopického průzkumu vzali data o pohybech zhruba 1,1 milionu galaxií, probudili je s dalšími kosmologickými informacemi a výsledky z mnohem menších experimentů na neutrinu na Zemi a všechny tyto informace přenesli do superpočítače.
„Ke zpracování dat jsme použili více než půl milionu výpočetních hodin,“ uvedl ve svém sdělení spoluzakladatel studie Andrei Cuceu, doktorand z astrofyziky na University College London. "To odpovídá téměř 60 let na jediném procesoru. Tento projekt posunul hranice pro analýzu velkých dat v kosmologii."
Výsledek nenabídl pevné číslo pro hmotnost nejlehčího typu neutrina, ale zúžil jej: Tento druh neutrina má hmotnost ne větší než 0,086 elektron voltů (eV), nebo asi šest milionůkrát méně než hmotnost jednoho elektronu.
Toto číslo stanoví horní mez, ale ne dolní mez, pro hmotnost nejlehčího druhu neutrina. Je možné, že nemá žádnou hmotu, psali autoři v novinách.
Fyzici vědí, že alespoň dva ze tří druhů neutrin musí mít nějakou hmotu a že existuje vztah mezi jejich hmotami. (Tento dokument také stanoví horní hranici pro kombinovanou hmotnost všech tří příchutí: 0,26 eV.)
Matoucí je, že tři masové druhy neutrin se nespojují se třemi příchutěmi neutrina: elektronem, muonem a tau. Podle Fermilab je každá chuť neutrina tvořena kvantovou směsí tří hmotných druhů. Takže určité tau neutrino má v sobě trochu masového druhu 1, trochu druhu 2 a trochu druhu 3. Tyto různé masové druhy umožňují neutrinům skákat sem a tam mezi příchutěmi, jako objev z roku 1998 (který vyhrál Nobelova cena ve fyzice).
Fyzici nemusí nikdy dokonale určit hmotnosti tří druhů neutrin, ale mohou se stále přibližovat. Jak se experimenty na Zemi a měření v prostoru zlepšují, hmotnost se bude stále zužovat, psali autoři. A čím lepší fyzici dokážou změřit tyto malé a všudypřítomné složky našeho vesmíru, tím lepší fyzika bude schopna vysvětlit, jak celá věc zapadá dohromady.
