Космологи - а не физики элементарных частиц - могли бы быть теми, кто наконец измерил массу неуловимой частицы нейтрино. Группа космологов произвела самое точное измерение массы этих таинственных так называемых «частиц-призраков». Они не использовали гигантский детектор частиц, но использовали данные крупнейшего в истории исследования галактик, Sloan Digital Sky Survey. Хотя предыдущие эксперименты показали, что нейтрино имеют массу, считается, что они настолько малы, что их было очень трудно измерить. Но, глядя на данные Слоана о галактиках, аспирант Шон Томас и его советники в Университетском колледже Лондона считают, что масса нейтрино не превышает 0,28 вольт электронов, что составляет менее одной миллиардной массы одного атома водорода. Это одно из самых точных измерений массы нейтрино на сегодняшний день.
Их работа основана на том принципе, что огромное изобилие нейтрино (сейчас через вас проходит триллионы) оказывает большое кумулятивное воздействие на материю космоса, которая естественным образом превращается в «скопления» групп и скоплений галактик. Поскольку нейтрино чрезвычайно легки, они движутся по вселенной с большими скоростями, что сглаживает эту естественную «комковатость» вещества. Анализируя распределение галактик по вселенной (то есть степень этого «сглаживания» галактик), ученые могут определить верхние пределы массы нейтрино.
Нейтрино способно пройти через световой год - около шести триллионов миль - свинца, не задев ни одного атома.
Центральное место в этом новом расчете имеет существование самой большой в истории трехмерной карты галактик, названной Mega Z, которая охватывает более 700 000 галактик, зарегистрированных в Sloan Digital Sky Survey, и позволяет проводить измерения на обширных участках известной вселенной.
«Из всех гипотетических кандидатов в таинственную Темную Материю, до сих пор нейтрино являются единственным примером темной материи, которая действительно существует в природе», - сказал Офер Лахав, глава Астрофизической группы UCL. «Примечательно, что распределение галактик в огромных масштабах может рассказать нам о массе крошечных нейтрино».
Космологи в UCL смогли оценить расстояния до галактик, используя новый метод, который измеряет цвет каждой из галактик. Комбинируя эту огромную карту галактики с информацией о колебаниях температуры в послесвечении Большого взрыва, называемого космическим микроволновым фоновым излучением, они смогли установить один из самых маленьких верхних пределов размера частицы нейтрино на сегодняшний день.
«Хотя нейтрино составляют менее 1% всего вещества, они составляют важную часть космологической модели», - сказал доктор Шон Томас. «Удивительно, что самые неуловимые и крошечные частицы могут оказывать такое влияние на Вселенную».
«Это один из наиболее эффективных методов измерения массы нейтрино», - сказал доктор Филипе Абадлла. «Это возлагает большие надежды на то, чтобы наконец получить измерение массы нейтрино в ближайшие годы».
Авторы уверены, что более обширное исследование Вселенной, такое как то, над которым они работают, называется Международное обследование темной энергии, даст еще более точный вес для нейтрино, потенциально при верхнем пределе всего 0,1 электрон-вольт.
Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Источник: Университетский колледж Лондона
