Vi er fulle av nøytrinoer hele tiden. De er overalt, nesten ikke påviselige, som går gjennom normal materie. Vi vet knapt noe om dem - ikke engang hvor tunge de er. Men vi vet at nøytrinoer har potensial til å endre formen på hele universet. Og fordi de har den kraften, kan vi bruke universets form til å veie dem - slik et team av fysikere nå har gjort.
På grunn av fysikk, endrer oppførselen til de minste partiklene oppførselen til hele galakser og andre gigantiske himmelstrukturer. Og hvis du vil beskrive universets oppførsel, må du ta hensyn til egenskapene til de minste komponentene. I en ny artikkel, som vil bli publisert i en kommende utgave av tidsskriftet Physical Review Letters, brukte forskere dette faktum for å beregne massen til den letteste neutrinoen (det er tre nøytrino-masser) fra nøyaktige målinger av den store skalaen av universet.
De tok data om bevegelsene til omtrent 1,1 millioner galakser fra Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, rørte den opp med annen kosmologisk informasjon og resultater fra mye mindre skalaer av nøytrino-eksperimenter på jorden, og matet all den informasjonen inn i en superdatamaskin.
"Vi brukte mer enn en halv million beregningstimer på å behandle dataene," sa medforfatter Andrei Cuceu, en doktorgradsstudent i astrofysikk ved University College London, i en uttalelse. "Dette tilsvarer nesten 60 år på en enkelt prosessor. Dette prosjektet presset grensene for analyse av big data i kosmologi."
Resultatet ga ikke et fast tall for massen til den letteste typen neutrino, men det smalt det ned: Den typen neutrino har en masse som ikke er større enn 0,086 elektronvolt (eV), eller omtrent seks millioner ganger mindre enn massen til et enkelt elektron.
Dette tallet setter en øvre grense, men ikke en nedre grense, for massen av de letteste arter av nøytrino. Det er mulig det ikke har noen masse i det hele tatt, skrev forfatterne i avisen.
Det fysikere vet er at minst to av de tre arter av nøytrino må ha en viss masse, og at det er et forhold mellom massene deres. (Dette papiret setter også en øvre grense for den samlede massen av alle tre smakene: 0,26 eV.)
Forvirrende stemmer ikke de tre massene av nøytrino med de tre smakene av nøytrino: elektron, muon og tau. I følge Fermilab består hver smak av nøytrino av en kvanteblanding av de tre masseartene. Så en viss tau-neutrino har litt massearter 1 i seg, litt art 2 og litt art 3. Disse forskjellige masseartene lar nøytrinoene hoppe frem og tilbake mellom smaker, som et 1998-oppdagelse (som vant Nobelprisen i fysikk) viste.
Fysikere kan aldri perfekt peke ut massene til de tre nøytrinoartene, men de kan fortsette å komme nærmere. Massen vil fortsette å bli innsnevret etter hvert som eksperimenter på jorden og målinger i rommet forbedres, skrev forfatterne. Og jo bedre fysikere kan måle disse bittesmå, allestedsnærværende komponentene i vårt univers, jo bedre fysikk vil kunne forklare hvordan det hele passer sammen.
