Kosmologer - og ikke partikkelfysikere - kan være de som endelig måler massen til den unnvikende neutrinopartikkelen. En gruppe kosmologer har foretatt sin mest nøyaktige måling av massen av disse mystiske såkalte "spøkelsespartiklene." De brukte ikke en gigantisk partikkeldetektor, men brukte data fra den største undersøkelsen av galakser noensinne, Sloan Digital Sky Survey. Mens tidligere eksperimenter hadde vist at nøytrinoer har en masse, antas det å være så lite at det var veldig vanskelig å måle. Men når vi ser på Sloan-dataene om galakser, la doktorgradsstudent Shawn Thomas og hans rådgivere ved University College London massen til en nøytrino på ikke større enn 0,28 elektronvolt, som er mindre enn en milliarddel av massen til et enkelt hydrogenatom. Dette er en av de mest nøyaktige målingene av massen til en nøytrino til dags dato.
Arbeidet deres er basert på prinsippet om at den enorme overflaten av nøytrinoer (det er billioner som passerer gjennom deg akkurat nå) har en stor kumulativ effekt på kosmos, som naturlig blir til "klumper" av grupper og galakser. Ettersom nøytrinoer er ekstremt lette, beveger de seg over universet med store hastigheter, noe som får den naturlige "klumpen" av materien til å jevne ut. Ved å analysere fordelingen av galakser over universet (dvs. omfanget av denne "utjevning" av galakser), er forskere i stand til å finne ut de øvre grensene for nøytrino-massen.
En nøytrino er i stand til å passere gjennom et lysår - rundt seks billioner mil - bly uten å treffe et eneste atom.
Sentralt i denne nye beregningen er eksistensen av det største noensinne 3D-kartet over galakser, kalt Mega Z, som dekker over 700 000 galakser registrert av Sloan Digital Sky Survey og tillater målinger over store strekninger av det kjente universet.
"Av alle de hypotetiske kandidatene til det mystiske Dark Matter, er hittil nøytrinoer det eneste eksemplet på mørk materie som faktisk eksisterer i naturen," sa Ofer Lahav, leder for UCLs astrofysikkgruppe. "Det er oppsiktsvekkende at fordelingen av galakser i store skalaer kan fortelle oss om massen til de bitte små nøytrinoene."
Kosmologene ved UCL kunne estimere avstander til galakser ved å bruke en ny metode som måler fargen på hver av galaksen. Ved å kombinere dette enorme galakskartet med informasjon fra temperatursvingningene i etter-gløden til Big Bang, kalt den kosmiske mikrobølgeovnbakgrunnsstrålingen, klarte de å sette en av de minste øvre grenser for størrelsen på nøytrinopartikkelen til dags dato.
"Selv om nøytrinoer utgjør mindre enn 1% av all materie, utgjør de en viktig del av den kosmologiske modellen," sier Dr. Shaun Thomas. "Det er fascinerende at de mest unnvikende og bittesmå partiklene kan ha en slik effekt på universet."
"Dette er en av de mest effektive teknikkene som er tilgjengelige for å måle nøytrino-massene," sier Dr. Filipe Abadlla. "Dette gir store forhåpninger om endelig å få en måling av mengden av nøytrino i årene som kommer."
Forfatterne er sikre på at en større undersøkelse av universet, slik som den de jobber med kalt den internasjonale Dark Energy Survey, vil gi en enda mer nøyaktig vekt for nøytrinoen, potensielt ved en øvre grense på bare 0,1 elektronvolt.
Resultatene er publisert i tidsskriftet Physical Review Letters.
Kilde: University College London
