Οι κοσμολόγοι - και όχι οι φυσικοί σωματιδίων - θα μπορούσαν να είναι αυτοί που μετρούν τελικά τη μάζα του αόριστου σωματιδίου νετρίνου. Μια ομάδα κοσμολόγων έχουν κάνει την ακριβέστερη μέτρησή τους, ακόμη και της μάζας αυτών των μυστηριωδών λεγόμενων «σωματιδίων φάντασμα». Δεν χρησιμοποίησαν έναν τεράστιο ανιχνευτή σωματιδίων, αλλά χρησιμοποίησαν δεδομένα από τη μεγαλύτερη έρευνα των γαλαξιών ποτέ, την έρευνα Sloan Digital Sky. Ενώ προηγούμενα πειράματα έδειξαν ότι τα νετρίνα έχουν μάζα, πιστεύεται ότι είναι τόσο μικρό που ήταν πολύ δύσκολο να μετρηθεί. Αλλά εξετάζοντας τα δεδομένα Sloan για τους γαλαξίες, ο διδακτορικός φοιτητής Shawn Thomas και οι σύμβουλοί του στο University College London έβαλαν τη μάζα ενός νετρίνου σε όχι περισσότερα από 0,28 ηλεκτρονικά βολτ, που είναι μικρότερο από το ένα δισεκατομμύριο της μάζας ενός ατόμου υδρογόνου. Αυτή είναι μια από τις πιο ακριβείς μετρήσεις της μάζας ενός νετρίνου μέχρι σήμερα.
Το έργο τους βασίζεται στην αρχή ότι η τεράστια αφθονία νετρίνων (υπάρχουν τρισεκατομμύρια που διέρχονται από εσάς αυτήν τη στιγμή) έχει μεγάλη αθροιστική επίδραση στο θέμα του Κόσμου, το οποίο φυσικά σχηματίζεται σε «συστάδες» ομάδων και ομάδων γαλαξιών. Καθώς τα νετρίνα είναι εξαιρετικά ελαφριά, κινούνται πέρα από το σύμπαν με μεγάλες ταχύτητες που έχουν ως αποτέλεσμα την εξομάλυνση αυτής της φυσικής «αδεξιότητας» της ύλης. Αναλύοντας την κατανομή των γαλαξιών στο σύμπαν (δηλαδή την έκταση αυτής της «εξομάλυνσης» των γαλαξιών) οι επιστήμονες είναι σε θέση να επιλύσουν τα ανώτατα όρια της μάζας των νετρίνων.
Ένα νετρίνο είναι ικανό να περάσει από ένα έτος φωτός - περίπου έξι τρισεκατομμύρια μίλια - μολύβδου χωρίς να χτυπήσει ούτε ένα άτομο.
Στο επίκεντρο αυτού του νέου υπολογισμού βρίσκεται η ύπαρξη του μεγαλύτερου 3D χάρτη γαλαξιών, που ονομάζεται Mega Z, ο οποίος καλύπτει περισσότερους από 700.000 γαλαξίες που καταγράφηκαν από την Sloan Digital Sky Survey και επιτρέπει μετρήσεις σε τεράστιες εκτάσεις του γνωστού σύμπαντος.
«Από όλους τους υποθετικούς υποψήφιους για το μυστηριώδες Dark Matter, μέχρι στιγμής τα νετρίνα παρέχουν το μόνο παράδειγμα σκοτεινής ύλης που υπάρχει στην φύση», δήλωσε ο Ofer Lahav, επικεφαλής της ομάδας αστροφυσικής της UCL. «Είναι αξιοσημείωτο ότι η κατανομή των γαλαξιών σε τεράστιες κλίμακες μπορεί να μας πει για τη μάζα των μικροσκοπικών νετρίνων».
Οι κοσμολόγοι στο UCL μπόρεσαν να εκτιμήσουν τις αποστάσεις στους γαλαξίες χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο που μετρά το χρώμα κάθε γαλαξία. Συνδυάζοντας αυτόν τον τεράστιο γαλαξιακό χάρτη με πληροφορίες από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μετά τη λάμψη της Μεγάλης Έκρηξης, που ονομάζεται Κοσμική ακτινοβολία φόντου μικροκυμάτων, μπόρεσαν να θέσουν ένα από τα μικρότερα ανώτερα όρια στο μέγεθος του σωματιδίου νετρίνου μέχρι σήμερα.
«Αν και τα νετρίνα αποτελούν λιγότερο από το 1% του συνόλου της ύλης, αποτελούν σημαντικό μέρος του κοσμολογικού μοντέλου», δήλωσε ο Δρ Shaun Thomas. «Είναι συναρπαστικό ότι τα πιο αόριστα και μικροσκοπικά σωματίδια μπορούν να έχουν τέτοια επίδραση στο Σύμπαν».
«Αυτή είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές τεχνικές που είναι διαθέσιμες για τη μέτρηση των μαζών των νετρίνων», δήλωσε ο Δρ Filipe Abadlla. «Αυτό θέτει μεγάλες ελπίδες να επιτύχουμε επιτέλους μια μέτρηση της μάζας του νετρίνου στα επόμενα χρόνια».
Οι συγγραφείς είναι πεπεισμένοι ότι μια μεγαλύτερη έρευνα του Σύμπαντος, όπως αυτή στην οποία εργάζονται ονομάζεται Διεθνής Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας, θα αποδώσει ένα ακόμη πιο ακριβές βάρος για το νετρίνο, πιθανώς σε ανώτερο όριο μόλις 0,1 ηλεκτρονίων βολτ.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Physical Review Letters.
Πηγή: University College London
