نحن مليئون بالنيوترينوات طوال الوقت. إنهم في كل مكان ، لا يمكن اكتشافهم تقريبًا ، يتنقلون من خلال المواد الطبيعية. نحن بالكاد نعرف أي شيء عنهم - ولا حتى مدى ثقلهم. لكننا نعرف أن النيوترينوات لديها القدرة على تغيير شكل الكون بأكمله. ولأن لديهم هذه القوة ، يمكننا استخدام شكل الكون لوزنهم - كما فعل فريق من علماء الفيزياء الآن.
بسبب الفيزياء ، تغير سلوكيات الجسيمات الصغيرة سلوكيات المجرات بأكملها وغيرها من الهياكل السماوية العملاقة. وإذا كنت تريد وصف سلوك الكون ، فعليك أن تأخذ في الاعتبار خصائص أصغر مكوناته. في ورقة جديدة ، سيتم نشرها في العدد القادم من مجلة Physical Review Letters ، استخدم الباحثون هذه الحقيقة لإعادة حساب كتلة النيوترينو الأخف (توجد ثلاث كتل نيوترينو) من القياسات الدقيقة للبنية واسعة النطاق الكون.
أخذوا بيانات حول تحركات ما يقرب من 1.1 مليون مجرة من المسح الطيفي باريون التذبذب ، وأثارها مع معلومات كونية أخرى ونتائج تجارب نيوترينو أصغر بكثير على الأرض ، وأدخلت كل تلك المعلومات إلى كمبيوتر فائق.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة أندريه كوسيو ، طالب الدكتوراه في الفيزياء الفلكية بجامعة كلية لندن ، في بيان: "استخدمنا أكثر من نصف مليون ساعة حوسبة لمعالجة البيانات". "هذا يعادل ما يقرب من 60 عامًا على معالج واحد. لقد دفع هذا المشروع حدود تحليل البيانات الضخمة في علم الكونيات".
لم تقدم النتيجة رقمًا ثابتًا للكتلة من النوع الأخف من النيوترينو ، لكنها ضيقت عليه: هذا النوع من النيوترينو لا تزيد كتلته عن 0.086 فولت إلكترون ، أو حوالي ستة ملايين مرة أقل من كتلة إلكترون واحد.
يحدد هذا العدد الحد الأعلى ، ولكن ليس الحد الأدنى ، لكتلة الأنواع الأخف من النيوترينو. كتب المؤلفون في الورقة أنه من المحتمل أنه ليس لديه أي كتلة على الإطلاق.
ما يعرفه الفيزيائيون هو أنه يجب أن يكون هناك نوعان على الأقل من الأنواع الثلاثة من النيوترينو ، وأن هناك علاقة بين كتلتها. (تحدد هذه الورقة أيضًا الحد الأعلى للكتلة المجمعة لجميع النكهات الثلاثة: 0.26 eV.)
من المربك أن الأنواع الثلاثة من النيوترينو لا تتوافق مع النكهات الثلاثة للنيوترينو: الإلكترون والميون والتاو. وفقًا لـ Fermilab ، تتكون كل نكهة من النيوترينو من خليط كمّي من الأنواع الثلاثة. لذا فإن بعض أنواع النيوترينو تاو تحتوي على القليل من الأنواع الجماعية 1 ، والقليل من الأنواع 2 والقليل من الأنواع 3. تسمح هذه الأنواع المختلفة للنيوترينات بالقفز ذهابًا وإيابًا بين النكهات ، كاكتشاف عام 1998 (الذي فاز أظهر جائزة نوبل في الفيزياء).
قد لا يحدد الفيزيائيون أبداً بدقة كتل الأنواع الثلاثة من النيوترينو ، لكن يمكنهم الاستمرار في الاقتراب. وكتب المؤلفون أن الكتلة ستضيق باستمرار مع تحسن التجارب على الأرض والقياسات في الفضاء. وكلما استطاع الفيزيائيون الأفضل قياس هذه المكونات الدقيقة الموجودة كليًا في عالمنا ، ستتمكن الفيزياء الأفضل من تفسير كيف يتناسب الشيء كله معًا.
