Vědci se podělili o nové podrobnosti o záhadných 'částicích duchů'

(CNN) Neutrina, takzvané „částice duchů“ rozptýlené ve vesmíru, mohou být podle nové studie 10 milionkrát lehčí než hmotnost elektronu.

Neutrina se označují jako duchové, protože jsou to extrémně těkavé neboli parní kosmické částice, které mohou procházet jakýmkoli druhem hmoty, aniž by se změnily. Nemají téměř žádnou hmotnost – vědci však nyní vypočítali hmotnost nejlehčího typu neutrin.

Mohou procházet těmi nejextrémnějšími prostředími, jako jsou hvězdy, planety a celé galaxie, a přitom zůstat stejná. Ale neutrina, ačkoli jsou vysoce energetická, nemají žádný náboj. Neovlivní je ani to nejsilnější magnetické pole.

Loni se vědcům poprvé podařilo vystopovat původ vysokoenergetického malého neutrina. To k Zemi urazilo cestu dlouhou 3,7 miliardy světelných let. Nalezly ho senzory hluboko v antarktickém ledu v detektoru IceCube.

Vědcům a observatořím po celém světě se podařilo vystopovat neutrino do galaxie se supermasivní, rychle rotující černou dírou v jejím středu, známou jako blazar. Galaxie se nachází vlevo od ramene Oriona v jeho souhvězdí a je od Země vzdálena asi 4 miliardy světelných let.

Různé typy neutrin se projevují třemi různými hmotnostmi, ale nejlehčí z nich bylo dosud neznámé. A astronomové stále nevědí mnoho dalšího o rozdílech mezi těmito třemi typy.

Studie byla zveřejněna ve čtvrtek v časopise Physical Review Letters.

„Každou sekundu vám proletí palcem od Slunce sto miliard neutrin, a to i v noci,“ řekl Arthur Loureiro, autor studie a doktorand na katedře fyziky &astronomie University College London. „Jsou to velmi slabě interaktivní duchové, o kterých víme jen málo. Co víme, je, že při svém pohybu mohou měnit své tři příchutě, a to se může stát pouze tehdy, pokud jsou alespoň dvě z jejich hmotností nenulové.“

Mix tří různých hmotností je podle něj jako míchání příchutí zmrzliny.

„Tyto tři příchutě lze přirovnat ke zmrzlině, kde máte jeden kopeček obsahující jahody, čokoládu a vanilku,“ řekl Loureiro. „Tři příchutě jsou přítomny vždy, ale v různých poměrech, a měnící se poměr – a podivné chování částice – lze vysvětlit pouze tím, že neutrina mají hmotnost.“

Za myšlenku, že neutrina mají hmotnost, získali vědci Takaaki Kajita a Arthur McDonald v roce 2015 Nobelovu cenu za fyziku.

K výpočtu nízké hmotnosti nejlehčího neutrina byla použita data z 1,1 milionu galaxií, která shromáždili částicoví fyzici a kosmologové. To jim umožnilo změřit rychlost rozpínání vesmíru. Neutrina jsou ve vesmíru rozšířená, ale je těžké je spatřit. Vědci potřebovali co nejvíce dat, aby měli při svém výzkumu všechny výhody.

„Použili jsme informace z různých zdrojů, včetně vesmírných a pozemních teleskopů pozorujících první světlo vesmíru, explodující hvězdy, největší 3D mapu galaxií ve vesmíru, urychlovače částic, jaderné reaktory a další,“ řekl Loureiro.“Vzhledem k tomu, že neutrina jsou hojná, ale malá a nepolapitelná, potřebovali jsme k výpočtu jejich hmotnosti všechny dostupné poznatky a naše metoda by se dala použít i na další velké otázky, které vrtají hlavou kosmologům i částicovým fyzikům.“

Superpočítač známý jako Grace na University College London umožnil vědcům vytvořit matematický model. Superpočítač přechroustal půl milionu výpočetních hodin, což by na jediném procesoru trvalo 60 let.

Výzkumníci zjistili, že hmota je 10 milionkrát lehčí než elektron. Výpočet této hmotnosti může pomoci vědcům, kteří zkoumají temnou hmotu, temnou energii a strukturu vesmíru.