Maapallon eteläimmässä pisteessä sijaitseva 280 tonnin 10 metrin leveä etelänavan teleskooppi on auttanut tähtitieteilijöitä selvittämään pimeän energian ja nollan luonteen neutriinojen todellisessa massassa - vaikeasti saavutettavissa olevat subatomiset hiukkaset, jotka tunkeutuvat maailmankaikkeuteen ja kunnes aivan viime aikoina ajateltiin olevan täysin ilman mitattavissa olevaa massaa.
NSF: n rahoittama etelänavan teleskooppi (SPT) on suunniteltu erityisesti tutkimaan pimeän energian salaisuuksia, voimaa, joka väittää todennäköisesti Universumin jatkuvan (ja ilmeisesti vielä kiihdyttävän) laajentumisen. Sen millimetriaaltohavainnointikyvyt antavat tutkijoille mahdollisuuden tutkia yötaivasta ympäröivää kosmista mikroaaltotaustaa (CMB), joka on Ison Bangin 14 miljardin vuoden ikäinen kaiku.
CMB: n jäljen päälle on sijoitettu kaukaisten galaksiklusterien siluetit - eräät maailmankaikkeuden muodostuneimmista massiivisimmista rakenteista. Paikallistamalla nämä klusterit ja kartoittamalla niiden liikkeet SPT: llä, tutkijat näkevät kuinka tumma energia - ja neutriinot - ovat vuorovaikutuksessa niiden kanssa.
"Neutriinot ovat kaikkein runsaimpia hiukkasia maailmankaikkeudessa", kertoi Bradford Benson, kokeellinen kosmologi Chicagon yliopiston Kavlin kosmologisen fysiikan instituutista. "Noin yksi biljoona neutrinoota kulkee meiltä joka toinen, vaikka tuskin huomaat niitä, koska ne ovat harvoin vuorovaikutuksessa" normaalin "asian kanssa."
Jos neutriinot olisivat erityisen massiivisia, niillä olisi vaikutus SPT: llä havaittuihin suurten galaksiklusterien joukkoon. Jos heillä ei olisi massaa, ei olisi vaikutusta.
SPT-yhteistyöryhmän tulokset kuitenkin jäävät väliin.
Vaikka toistaiseksi havaituista 500 klustereista on tutkittu vain 100, ryhmä on pystynyt asettamaan kohtuullisen luotettavan alustavan ylärajan neutriinojen massalle - jälleen hiukkasille, joiden on kerran oletettu olevan ei massa.
Aikaisemmissa testeissä on myös määritetty alaraja neutriinojen massalle, mikä kaventaa alaatomisten hiukkasten ennakoidun massan arvoon 0,05 - 0,28 eV (elektronivoltti). Kun SPT-tutkimus on valmis, ryhmä odottaa saavansa vielä varmemman tuloksen hiukkasten massoista.
"Täydellisellä SPT-tietokokonaisuudella pystymme asettamaan erittäin tiukkoja rajoituksia tummalle energialle ja mahdollisesti määrittämään neutriinojen massan", Benson sanoi.
"Meidän pitäisi olla hyvin lähellä tarkkuustasoa, jota tarvitaan neutriinomassojen havaitsemiseksi", hän totesi myöhemmin Space Magazine -lehteä koskevassa sähköpostissa.
Tällaiset tarkat mittaukset eivät olisi olleet mahdollisia ilman etelänavan teleskooppia, jolla on ainutlaatuisen sijaintinsa vuoksi kyky tarkkailla tummaa taivasta erittäin pitkiä aikoja. Antarctica tarjoaa myös SPT: lle vakaan ilmapiirin sekä erittäin alhaiset vesihöyrytasot, jotka muuten voisivat absorboida heikot millimetrin aallonpituussignaalit.
"Etelänavan teleskooppi on osoittautunut NSF: n Antarktiksella tekemän astrofysiikan tutkimuksen kruununjalokiviksi", kertoi Antarktisen astrofysiikan ja geospace Sciences -ohjelman johtaja Vladimir Papitashvili NSF: n Polar-ohjelmien toimistossa. "Se on tuottanut noin kaksi tusinaa vertaisarvioitua tiedejulkaisua sen jälkeen, kun kaukoputki sai ensimmäisen valonsa 17. helmikuuta 2007. SPT on erittäin keskittynyt, hyvin hallittu ja uskomattomanlainen projekti."
Bradford Benson esitteli ryhmän havainnot American Physical Society -kokouksessa Atlantassa 1. huhtikuuta.
