يمكن أن يكون علماء الكونيات - وليس فيزيائيو الجسيمات - هم الذين يقيسون كتلة جزيء النيوترينو بعيد المنال. لقد قامت مجموعة من علماء الكونيات بإجراء قياسهم الأكثر دقة حتى الآن لكتلة هذه الجزيئات الغامضة المسماة "جسيمات الأشباح". لم يستخدموا كاشف جسيمات عملاقًا ، لكنهم استخدموا بيانات من أكبر مسح للمجرات على الإطلاق ، مسح سلون الرقمي للسماء. في حين أظهرت التجارب السابقة أن النيوترينو لها كتلة ، يُعتقد أنها صغيرة جدًا بحيث كان من الصعب قياسها. ولكن بالنظر إلى بيانات Sloan حول المجرات ، وضع طالب الدكتوراه شون توماس ومستشاريه في جامعة يونيفيرسيتي كوليدج لندن كتلة النيوترينو عند 0.28 فولت إلكترونًا ، أي أقل من مليار جزء من كتلة ذرة هيدروجين واحدة. هذا هو واحد من أدق القياسات لكتلة النيوترينو حتى الآن.
يعتمد عملهم على مبدأ أن وفرة كبيرة من النيوترينوات (هناك تريليونات تمر من خلالك الآن) لها تأثير تراكمي كبير على مسألة الكون ، والتي تتشكل بشكل طبيعي في "مجموعات" من مجموعات وعناوين المجرات. بما أن النيوترينوات خفيفة للغاية ، فإنها تتحرك عبر الكون بسرعات كبيرة مما يؤدي إلى تنعيم هذا "التكتل" الطبيعي للمادة. من خلال تحليل توزيع المجرات عبر الكون (أي مدى "تهدئة" المجرات) ، يستطيع العلماء تحديد الحدود العليا لكتلة النيوترينو.
إن النيوترينو قادر على المرور خلال سنة ضوئية - حوالي ستة تريليون ميل - من الرصاص دون أن يضرب ذرة واحدة.
من الأمور المركزية في هذا الحساب الجديد وجود أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للمجرات تدعى Mega Z ، والتي تغطي أكثر من 700000 مجرة مسجلة بواسطة Sloan Digital Sky Survey ويسمح بالقياسات على امتداد واسع من الكون المعروف.
قال عوفر لاهاف ، رئيس مجموعة الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "من بين جميع المرشحين الافتراضيين للمادة المظلمة الغامضة ، توفر النيوترينوات حتى الآن المثال الوحيد للمادة المظلمة الموجودة بالفعل في الطبيعة". "من الجدير بالملاحظة أن توزيع المجرات على نطاقات ضخمة يمكن أن يخبرنا عن كتلة النيوترينوات الصغيرة".
استطاع علماء الكونيات في UCL تقدير المسافات إلى المجرات باستخدام طريقة جديدة تقيس لون كل من المجرات. من خلال الجمع بين خريطة المجرة الضخمة هذه والمعلومات من تقلبات درجة الحرارة في التوهج التالي للانفجار الكبير ، الذي يطلق عليه إشعاع الخلفية الميكروويف الكوني ، تمكنوا من وضع أحد أصغر الحدود العليا على حجم جزيء النيوترينو حتى الآن.
قال الدكتور شون توماس: "على الرغم من أن النيوترينوات تشكل أقل من 1٪ من جميع المواد إلا أنها تشكل جزءًا مهمًا من النموذج الكوني". "إنه لأمر مدهش أن أكثر الجسيمات المراوغة والصغيرة يمكن أن يكون لها مثل هذا التأثير على الكون."
قال الدكتور فيليب فيليبه: "إنها إحدى أكثر الأساليب المتاحة فعالية لقياس كتل النيوترينو". "هذا يعلق آمالا كبيرة على الحصول على قياس لكتلة النيوترينو في السنوات القادمة."
المؤلفون واثقون من أن مسحًا أكبر للكون ، مثل المسح الذي يعملون عليه يسمى مسح الطاقة المظلمة الدولي ، سيعطي وزنًا أكثر دقة للنيوترينو ، على الأرجح عند حد أعلى يبلغ 0.1 إلكترون فولت فقط.
تم نشر النتائج في مجلة Physical Review Letters.
المصدر: كلية لندن الجامعية
