Kuten silkkiin hämähäkkiverkkoon loukkuun jääneet kärpäkset, myös neutriinoina tunnetut kummituspartikkelit takertuvat galaksien kosmiseen verkkoon.
Heillä ei ole melkein mitään massaa. Ne kulkevat kuin subatomiset ilmestykset muun aineen läpi, tuskin vuorovaikutuksessa sen kanssa.
Ja vielä, nämä salaperäiset hiukkaset ovat muuttaneet perusteellisesti maailmankaikkeuden kulkua, uusi tutkimus paljastaa.
Tarkastellessaan yli miljoona galaksia, tutkijat päättivät kuinka neutriinojen painovoima hienovaraisesti vaikutti paikkoihin, joissa galaksit ensin koalisoituvat Ison räjähdyksen jälkeen. Tulokset antavat käsityksen siitä, mitä tutkijoiden mielestä on varhaisin havaittavissa oleva hetki Ison räjähdyksen jälkeen.
Uusi tulos "lisää vakaumustamme siihen, että ymmärrämme todella kuinka maailmankaikkeus kehittyi noin sekunnista Ison räjähdyksen jälkeen", sanoi tutkimuksen avustaja Dan Green, kosmologi Kalifornian yliopistossa San Diegossa.
Kuumasta sotusta aavemaiseen verkkoon
Pian iso räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus oli neutriinojen, elektronien, neutronien, protonien ja fotonien sotkuinen sotku. Yksi sekunti neutriinoissa - hiukkasten kevyimmissä ja vähiten vuorovaikutuksessa olevien osien kanssa - erottuivat ensin muusta aineesta ja lähentyivät maailmankaikkeuden laajenevaan tilaan melkein valon nopeudella. Tutkijat kutsuvat tätä ensimmäisten neutriinojen jakaumaa kosmiseksi neutriinotaustaksi.
Eteenpäin noin 380 000 vuotta, ja maailmankaikkeus jäähtyi tarpeeksi, että protonit ja elektronit sulautuivat atomiksi ja vapauttivat maailmankaikkeuden ensimmäisen valon - kosmisen mikroaaltotaustan. Hiukkasten nopea laajeneminen ulospäin hidastui, kun atomit, painovoiman vaikutuksesta, alkoivat rypistyä yhteen. Ylityöt, galaksit siemenivät suurempiin, suurimman tiheyden ryhmiin, muodostaen lopulta maailmankaikkeuden näkyvissä olevan galaksien verkon.
Kosminen mikroaaltotausta voi antaa väläyksen aineen alkuperäisestä jakautumisesta melko varhaisessa universumissa. Mutta protonit ja elektronit eivät olleet ainoita universumin rakenteeseen vaikuttavia asioita - myös neutriinoilla oli rooli.
Koska neutriinot lähtivät ensin hiukkaskeitosta ja ovat tuskin olleet vuorovaikutuksessa minkä kanssa tahansa, ne haavoittuvat hiukan eri paikkoihin kuin atomien palat. Tämä, tutkijoiden hypoteesi, jätti pienen, mutta näkyvän vaikutuksen kosmisen rainan rakenteeseen. Tutkimalla 1,2 miljoonaa galaksia, tutkijat vahvistivat, että neutriinojen painovoima muutti hiukan rainan rakennetta. Niiden tulokset julkaistiin 25. helmikuuta lehdessä Nature Physics.
Aiemmin tutkijat olivat nähneet vain epäsuoria vinkkejä neutriinojen vaikutuksista kosmisessa mikroaaltouuni-taustalla. "Tämä on ensimmäinen todiste aineen ja galaksien jakautumisesta", Green kertoi Live Science: lle
Vaikka kosminen mikroaaltotausta tarjoaa tilannekuvan maailmankaikkeudesta muutaman sadan tuhannen vuoden kuluttua, kosminen neutriinotausta voi luoda uudelleen noin tuhat ensimmäistä sekuntia tarjoamalla varhaisimman katsauksen havaittavissa olevaan maailmankaikkeuteen.
Nykyään neutriinot kiertävät niitä tutkivia tutkijoita, koska ne ovat vuorovaikutuksessa niin heikosti atomien, tumman aineen ja jopa muiden neutriinojen kanssa. Uudet tulokset, jotka esittelevät neutriinojen ja aineen heikkoa vuorovaikutusta, voivat myös auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin näitä vaikeasti saavutettavia hiukkasia pienemmissä mittakaavissa täällä maapallolla, Green kertoi Live Science: lle.
"Neutriinojen laajamittaisten ja pienimuotoisten tutkimusten välillä on läheinen yhteys", sanoi Los Louisoksen kansallislaboratorion fysiikka Bill Louis, joka ei ollut mukana uudessa tutkimuksessa. "Laaja- ja pienimuotoisten tutkimusten yhdistäminen auttaa meitä ymmärtämään paremmin sekä neutriinoja että kosmologiaa."
Löytö voi jopa auttaa selvittämään, onko olemassa jo jotakin muuta tyyppiä neutriinoa jo tunnettujen kolmen lisäksi, Louis kertoi Live Sciencelle.
