Come mosche intrappolate in una ragnatela di seta, particelle spettrali note come neutrini sono intrappolate in una ragnatela cosmica di galassie.
Non hanno quasi massa. Passano come apparizioni subatomiche attraverso altra materia, interagendo a malapena con essa.
Eppure, queste particelle misteriose hanno sostanzialmente modificato il corso dell'universo, rivela una nuova ricerca.
Osservando più di 1 milione di galassie, gli scienziati hanno determinato in che modo la gravità dei neutrini ha influenzato sottilmente i luoghi in cui le galassie si sono unite per la prima volta dopo il Big Bang. I risultati forniscono un assaggio di quello che gli scienziati ritengono sia il primo momento osservabile dopo il Big Bang.
Il nuovo risultato "aggiunge alla forza della nostra convinzione che comprendiamo veramente come l'universo si è evoluto da circa un secondo dopo il Big Bang in poi", ha dichiarato il coautore dello studio Dan Green, un cosmologo dell'Università della California a San Diego.
Dal caos alla rete spettrale
Poco dopo il Big Bang, l'universo era un pasticcio minaccioso di neutrini, elettroni, neutroni, protoni e fotoni. Un secondo dopo, i neutrini - il più leggero e il meno interagente tra le particelle - furono i primi a separarsi dal resto della materia e si ingrandirono nello spazio in espansione dell'universo quasi alla velocità della luce. Gli scienziati chiamano questa distribuzione dei primi neutrini lo sfondo del neutrino cosmico.
Avanzò rapidamente per circa 380.000 anni e l'universo si raffreddò abbastanza da far sì che i protoni e gli elettroni si congelassero in atomi e rilasciò la prima luce dell'universo: lo sfondo cosmico a microonde. La rapida espansione verso l'esterno delle particelle rallentò mentre gli atomi, trascinati dalla gravità, cominciavano a raggrupparsi. Straordinariamente, le galassie si sono seminate sui ciuffi più grandi e ad alta densità, formando alla fine la rete di galassie visibili oggi nell'universo.
Lo sfondo cosmico a microonde può fornire una visione della distribuzione iniziale della materia nell'universo piuttosto precoce. Ma i protoni e gli elettroni non erano le uniche cose che influenzano la struttura dell'universo - anche i neutrini hanno avuto un ruolo.
Poiché i neutrini sono stati i primi a lasciare la zuppa di particelle e da allora non hanno praticamente interagito con nulla, si sono chiusi in posizioni leggermente diverse rispetto ai grumi di atomi. Questo, ipotizzavano gli scienziati, ha lasciato un leggero ma visibile effetto sulla struttura della rete cosmica. Studiando 1,2 milioni di galassie, gli scienziati hanno confermato che la gravità dei neutrini ha leggermente modificato la struttura del web. I loro risultati sono stati pubblicati il 25 febbraio sulla rivista Nature Physics.
In precedenza, gli scienziati avevano visto solo indizi indiretti degli effetti dei neutrini all'interno del fondo cosmico a microonde. "Questa è la prima prova della distribuzione di materia e galassie", ha detto Green a Live Science
Mentre lo sfondo cosmico a microonde fornisce un'istantanea dell'universo dopo alcune centinaia di migliaia di anni, lo sfondo cosmico del neutrino può ricreare i primi circa mille secondi, offrendo il primo sguardo all'universo osservabile.
Oggi, i neutrini continuano a eludere gli scienziati che li studiano, poiché interagiscono così debolmente con atomi, materia oscura e persino altri neutrini. I nuovi risultati, che mostrano l'interazione debole tra neutrini e materia, possono anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio queste particelle sfuggenti su scale più piccole qui sulla Terra, ha detto Green a Live Science.
"Esiste uno stretto legame tra gli studi su larga scala e su piccola scala dei neutrini", ha affermato Bill Louis, fisico del Los Alamos National Laboratory che non era coinvolto nella nuova ricerca. "La combinazione di studi su larga scala e su piccola scala ci aiuterà a comprendere meglio sia i neutrini che la cosmologia."
La scoperta potrebbe anche essere in grado di aiutare a determinare se esiste un altro tipo di neutrino oltre ai tre già noti, Louis ha detto a Live Science.
