Olemme täynnä neutriinoja koko ajan. He ovat kaikkialla, melkein huomaamatta, kulkevat normaalin aineen läpi. Me tuskin tiedä mitään niistä - edes kuinka raskas he ovat. Mutta me tiedämme, että neutriinoilla on potentiaalia muuttaa koko maailmankaikkeuden muotoa. Ja koska heillä on tuo voima, voimme punnita niitä maailmankaikkeuden muodon avulla - kuten fyysikkojen ryhmä on nyt tehnyt.
Fysiikan takia pienimpien hiukkasten käyttäytyminen muuttaa kokonaisten galaksien ja muiden jättiläisten taivaallisten rakenteiden käyttäytymistä. Ja jos haluat kuvata maailmankaikkeuden käyttäytymistä, sinun on otettava huomioon sen pienimpien komponenttien ominaisuudet. Uudessa lehdessä, joka julkaistaan Physical Review Letters -lehden tulevassa numerossa, tutkijat käyttivät tätä tosiasiaa kevyimmän neutriinon massan (niitä on kolme neutrinoomassoa) laskemiseksi takaisin mittakaavassa tarkan mittauksen avulla maailmankaikkeuden.
He ottivat tietoja noin 1,1 miljoonan galaksin liikkeistä Baryon-oskillaatiospektroskopisesta tutkimuksesta, sekoittivat sitä muun kosmologisen tiedon kanssa ja paljon pienemmän mittakaavan neutriinokokeiden tuloksiin maapallolla ja syötivät kaiken tämän tiedon supertietokoneeseen.
"Käytimme yli puolta miljoonaa laskentatuntia tietojen käsittelemiseen", tutkimuksen avustaja Andrei Cuceu, astrofysiikan jatko-opiskelija Lontoon University Collegessa, sanoi lausunnossaan. "Tämä vastaa melkein 60 vuotta yhdellä prosessorilla. Tämä projekti työntää rajat suureen data-analyysiin kosmologiassa."
Tuloksessa ei ollut kiinteää lukua kevyimmän tyyppiselle neutriinon massalle, mutta se kavensi sen: Neutrinolajin massa on enintään 0,086 elektronista volttia (eV) tai noin kuusi miljoonaa kertaa vähemmän kuin yhden elektronin massa.
Tämä luku asettaa ylärajan, mutta ei alarajan, kevyimmän neutriinolajin massalle. On mahdollista, että siinä ei ole lainkaan massaa, kirjoittajat kirjoittivat lehdessä.
Fyysikot tietävät, että ainakin kahdella kolmesta neutrinolajista on oltava massa ja että niiden massojen välillä on yhteys. (Tämä paperi asettaa myös ylärajan kaikkien kolmen aromin yhdistetylle massalle: 0,26 eV.)
Hämmentävä seikka, että kolme neutrino-massalajia eivät sovi yhteen neutrino-kolmen maun kanssa: elektroni, kuoni ja tau. Fermilabin mukaan jokainen neutrino-aromi koostuu kolmen massalajin kvanttiseoksesta. Joten tietyssä tau-neutriinossa on vähän massalajeja 1, vähän lajeja 2 ja vähän lajeja 3. Nämä erilaiset massalajit sallivat neutriinojen hypätä edestakaisin makujen välillä, kuten vuoden 1998 löytö (joka voitti Nobelin fysiikan palkinto).
Fyysikot eivät välttämättä koskaan pysty tarkistamaan täydellisesti kolmen neutriinolajin massoja, mutta ne voivat pysyä lähempänä. Massa supistuu jatkuvasti, kun kokeet maapallosta ja avaruusmittaukset paranevat, kirjoittajat kirjoittivat. Ja mitä paremmat fyysikot voivat mitata nämä pienet, kaikkialla läsnä olevat maailmankaikkeuden komponentit, sitä parempi fysiikka pystyy selittämään, kuinka koko asia sopii yhteen.
