Siamo sempre pieni di neutrini. Sono ovunque, quasi impercettibili, svolazzando attraverso la materia normale. Ne sappiamo a malapena qualcosa, nemmeno quanto sono pesanti. Ma sappiamo che i neutrini hanno il potenziale per alterare la forma dell'intero universo. E poiché hanno quel potere, possiamo usare la forma dell'universo per soppesarli, come ha fatto un team di fisici.
A causa della fisica, i comportamenti delle particelle più piccole alterano i comportamenti di intere galassie e altre gigantesche strutture celesti. E se vuoi descrivere il comportamento dell'universo, devi prendere in considerazione le proprietà dei suoi componenti più piccoli. In un nuovo articolo, che sarà pubblicato in un prossimo numero della rivista Physical Review Letters, i ricercatori hanno usato questo fatto per calcolare indietro la massa del neutrino più leggero (ci sono tre masse di neutrino) da misurazioni precise della struttura su larga scala dell'universo.
Hanno preso i dati sui movimenti di circa 1,1 milioni di galassie dal Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, li hanno mescolati con altre informazioni cosmologiche e risultati da esperimenti di neutrini su scala molto più piccola sulla Terra e hanno fornito tutte queste informazioni in un supercomputer.
"Abbiamo utilizzato più di mezzo milione di ore di elaborazione per elaborare i dati", ha dichiarato in una nota il coautore dello studio Andrei Cuceu, uno studente di dottorato in astrofisica presso l'University College di Londra. "Ciò equivale a quasi 60 anni su un singolo processore. Questo progetto ha spinto i limiti per l'analisi dei big data in cosmologia."
Il risultato non offrì un numero fisso per la massa del tipo di neutrino più leggero, ma lo restrinse: quella specie di neutrino ha una massa non superiore a 0,086 elettronvolt (eV), o circa sei milioni di volte inferiore a la massa di un singolo elettrone.
Quel numero imposta un limite superiore, ma non un limite inferiore, per la massa delle specie più leggere di neutrino. È possibile che non abbia alcuna massa, gli autori hanno scritto nel documento.
Quello che i fisici sanno è che almeno due delle tre specie di neutrino devono avere una certa massa e che esiste una relazione tra le loro masse. (Questo documento stabilisce anche un limite superiore per la massa combinata di tutti e tre i gusti: 0,26 eV.)
Confusamente, le tre specie di massa di neutrino non si allineano con i tre sapori di neutrino: elettrone, muone e tau. Secondo Fermilab, ogni aroma di neutrino è costituito da una miscela quantistica delle tre specie di massa. Quindi un certo neutrino tau contiene un po 'di specie di massa 1, un po' di specie 2 e un po 'di specie 3. Queste diverse specie di massa consentono ai neutrini di saltare avanti e indietro tra i sapori, come una scoperta del 1998 (che ha vinto il Premio Nobel per la fisica).
I fisici non possono mai individuare perfettamente le masse delle tre specie di neutrini, ma possono continuare ad avvicinarsi. La massa continuerà a restringersi man mano che gli esperimenti sulla Terra e le misurazioni nello spazio migliorano, hanno scritto gli autori. E i fisici migliori possono misurare queste minuscole e onnipresenti componenti del nostro universo, meglio la fisica sarà in grado di spiegare come tutto si combina.
