Kosmologové - a ne fyzici částic - by mohli být ti, kdo konečně změří hmotnost nepolapitelné neutrinové částice. Skupina kosmologů provedla dosud nejpřesnější měření hmotnosti těchto záhadných takzvaných „částic duchů“. Nepoužívali obří detektor částic, ale použili data z největšího průzkumu galaxií vůbec, Sloan Digital Sky Survey. Zatímco předchozí experimenty ukázaly, že neutrina mají hmotnost, má se za to, že je tak malá, že bylo velmi těžké měřit. Ale při pohledu na Sloanova data o galaxiích, doktorand Shawn Thomas a jeho poradci na University College London uvedli hmotnost neutrin na ne větší než 0,28 elektronového voltu, což je méně než miliardtina hmotnosti jediného atomu vodíku. Toto je jedno z nejpřesnějších měření hmotnosti neutrina k dnešnímu dni.
Jejich práce je založena na principu, že obrovská hojnost neutrin (které nyní právě procházejí biliony) má velký kumulativní účinek na záležitost vesmíru, který se přirozeně formuje do „shluků“ skupin a shluků galaxií. Protože neutrina jsou extrémně lehká, pohybují se vesmírem velkou rychlostí, což má za následek vyhlazení této přirozené „shlukovitosti“ hmoty. Analýzou distribuce galaxií v celém vesmíru (tj. Rozsah tohoto „vyhlazení“ galaxií) jsou vědci schopni vypočítat horní limity hmoty neutrin.
Neutrino je schopné projít světelným rokem - asi šest bilionů mil - olova, aniž by zasáhlo jediný atom.
Ústředním bodem tohoto nového výpočtu je existence vůbec největší 3D mapy galaxií, zvané Mega Z, která pokrývá přes 700 000 galaxií zaznamenaných Sloan Digital Sky Survey a umožňuje měření na obrovských úsecích známého vesmíru.
"Ze všech hypotetických kandidátů na záhadnou Temnou hmotu zatím neutrina poskytují jediný příklad temné hmoty, která skutečně existuje v přírodě," řekl Ofer Lahav, vedoucí astrofyzikální skupiny UCL. "Je pozoruhodné, že distribuce galaxií v obrovských měřítcích nám může říct o množství malých neutrin."
Kosmologové na UCL dokázali odhadnout vzdálenosti k galaxiím pomocí nové metody, která měří barvu každé z galaxií. Kombinací této obrovské mapy galaxií s informacemi z teplotních výkyvů v dožáru Velkého třesku, které se nazývalo záření Kosmického mikrovlnného pozadí, dokázali do dnešní doby stanovit jednu z nejmenších horních limitů velikosti neutrinové částice.
"Ačkoli neutrina tvoří méně než 1% veškeré hmoty, tvoří důležitou součást kosmologického modelu," řekl Dr. Shaun Thomas. "Je fascinující, že ty nepolapitelné a nejmenší částice mohou mít takový vliv na vesmír."
"Je to jedna z nejúčinnějších dostupných metod pro měření hmot neutrino," řekla Dr. Filipe Abadlla. "To dává velké naděje, že v nadcházejících letech konečně získáme měření hmotnosti neutrina."
Autoři jsou přesvědčeni, že větší průzkum vesmíru, jako je ten, na kterém pracují, nazvaný mezinárodní průzkum temné energie, přinese neutrinu ještě přesnější váhu, potenciálně na horní hranici pouhých 0,1 elektronového voltu.
Výsledky jsou publikovány v časopise Physical Review Letters.
Zdroj: University College London
