Megmérték a titokzatos neutrínó tömegét

A neutrínó a könnyű elemi részecskék egyik fajtája; elektromos töltése nincs, semleges – innen a neve, amely olaszul "semlegeskét" jelent. Semlegessége miatt a neutrínó elektromágneses kölcsönhatásban sem vesz részt, ez a magyarázata annak, hogy rendkívül közömbös az anyaggal szemben. Így például egy fényév (9,4605 billió kilométer) vastag ólomfalon képes úgy áthaladni, hogy akár egyetlen atommal ütközne.

Korábbi kísérletek során már bebizonyosodott, hogy a neutrínó rendelkezik tömeggel, ám ennek pontos megállapítása nagy nehézséget okozott a részecske igen apró mérete miatt – írja a University College London (UCL) honlapja.

A UCL tudósai a neutrínó tömegét nem óriás részecskegyorsító segítségével, hanem a világegyetemről készült felvételeket elemezve próbálták megállapítani. Kutatásaikhoz az univerzum valaha volt legteljesebb háromdimenziós galaxistérképét alkalmazták, amelyet a digitális égboltfelmérési projekt (Sloan Digital Sky Survey) során készített felvételek alapján állítottak össze. A térkép 700 ezer galaxist tartalmaz.

Kisimított csomók

A brit kutatók abból a tényből indultak ki, hogy a gigantikus számban lévő neutrínók kumulatív (felhalmozó) hatást gyakorolnak a világűrben lévő anyagra, amely természetes állapotában hajlamos az összecsomósodásra, végső soron galaxisok csoportjait, hálózatait létrehozva. Mivel a neutrínók rendkívül könnyűek, óriási sebességgel száguldanak keresztül a világegyetemen, eközben mintegy kisimítják az anyag természetes csomósodását. A brit kutatók a galaxisok eloszlását, a csillagvárosokra gyakorolt kisimító hatás kiterjedését elemezték, és ennek alapján voltak képesek megállapítani a neutrínók tömegének felső határát.

A UCL kutatói a galaxisoktól elválasztó távolságot egy új módszer segítségével állapították meg, amely a csillagvárosok színképelemzésén alapul. Számításaikat a hatalmas galaxistérkép szolgáltatta információ és az ősrobbanás utáni hőmérsékletingadozás figyelembevételével végezték, az utóbbit adatokat a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás alapján nyerték.

A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás az az elektromágneses sugárzás, amely az egész világegyetemet kitölti. Energiaeloszlása 2,725 kelvin hőmérsékletnek felel meg. Az ősrobbanás után nagyjából 380 ezer évvel az atommagok és elektronok összeálltak atomokká, és a fotonok – fény – számára a világegyetem átlátszóvá vált. A mikrohullámú háttérsugárzás ebből az időből származik, de hőmérséklete lecsökkent. Ez a sugárzás tekinthető az ősrobbanás legkomolyabb bizonyítékának.

A számítások szerint a neutrínó tömege 0,28 elektronvolt – egy hidrogénatom milliárdod részét teszi ki. "Csodálatos dolog, hogy a galaxisok csoportosulása alapján tudtuk meghatározni az apró neutrínók tömegét" – hangsúlyozta Ofer Lahav professzor, a UCL asztrofizikai csoportjának vezetője.

Mint Shaun Thomas, a UCL kutatója rámutatott, bár a neutrínók az összes anyag alig egy százalékát adják, fontos szerepet töltenek be az univerzumban. "Fantasztikus, hogy egy ilyen apró részecske ilyen hatást gyakorolhat a világegyetemre" – mondta.