Forskere deler nye detaljer om mystisk 'spøgelsespartikel'

(CNN) Neutrinoer, såkaldte “spøgelsespartikler”, der spredes ud over universet, kan ifølge en ny undersøgelse være 10 millioner gange lettere end en elektrons masse.

Neutrinoer kaldes spøgelsespartikler, fordi de er ekstremt flygtige, eller dampformige, kosmiske partikler, der kan passere gennem enhver form for stof uden at ændre sig. De har næsten ingen masse — men nu har forskere beregnet massen af den letteste type neutrino.

De kan rejse gennem de mest ekstreme miljøer, som stjerner, planeter og hele galakser, og forblive de samme. Men neutrinos har ingen ladning, selv om de er meget energirige. Ikke engang det kraftigste magnetfelt kan påvirke dem.

Forrige år kunne forskerne for første gang spore oprindelsen af en højenergisk, lillebitte neutrino. Den rejste 3,7 milliarder lysår til Jorden. Den blev fundet af sensorer dybt nede i den antarktiske is i IceCube-detektoren.

Videnskabsfolk og observatorier over hele verden kunne spore neutrinoen til en galakse med et supermassivt, hurtigt snurrende sort hul i centrum, kendt som en blazar. Galaksen ligger til venstre for Orions skulder i hans stjernebillede og er omkring 4 milliarder lysår fra Jorden.

Differente typer af neutrinoer fremstår som tre forskellige masser, men den letteste var hidtil ukendt. Og astronomer ved stadig ikke meget andet om forskellene mellem disse tre typer.

Studiet blev offentliggjort torsdag i tidsskriftet Physical Review Letters.

“Hundrede milliarder neutrinoer flyver gennem din tommelfinger fra Solen hvert sekund, selv om natten,” siger Arthur Loureiro, forfatter af studiet og PHd-studerende på University College Londons afdeling for fysik &astronomi. “Det er meget svagt interaktive spøgelser, som vi ved meget lidt om. Det, vi ved, er, at mens de bevæger sig, kan de skifte mellem deres tre smagsvarianter, og det kan kun ske, hvis mindst to af deres masser er ikke-nul.”

Mixet af tre forskellige masser er som at blande is-smagsvarianter, sagde han.

“De tre smagsvarianter kan sammenlignes med is, hvor man har en kugle, der indeholder jordbær, chokolade og vanilje,” sagde Loureiro. “De tre smagsvarianter er altid til stede, men i forskellige forhold, og det skiftende forhold – og partiklens mærkelige opførsel – kan kun forklares ved, at neutrinoer har en masse.”

Ideen om, at neutrinoer har en masse, gav forskerne Takaaki Kajita og Arthur McDonald Nobelprisen i fysik i 2015.

For at beregne den letteste neutrinos lave masse blev der brugt data fra 1,1 millioner galakser indsamlet af partikelfysikere og kosmologer. Dette gjorde det muligt for dem at måle universets ekspansionshastighed. Neutrinos er udbredt i universet, men svære at få øje på. Forskerne havde brug for så mange data som muligt for at have alle fordele i deres forskning.

“Vi brugte oplysninger fra en række forskellige kilder, herunder rum- og jordbaserede teleskoper, der observerer universets første lys, eksploderende stjerner, det største 3D-kort over galakser i universet, partikelacceleratorer, atomreaktorer og meget mere,” siger Loureiro.”Da neutrinoer er rigelige, men små og flygtige, havde vi brug for al tilgængelig viden for at beregne deres masse, og vores metode kan anvendes til andre store spørgsmål, der forvirrer både kosmologer og partikelfysikere.”

Supercomputeren, kendt som Grace, på University College London gjorde det muligt for forskerne at skabe en matematisk model. Supercomputeren knusede en halv million beregningstimer, hvilket ville have taget 60 år på en enkelt processor.

Forskerne opdagede, at massen var 10 millioner gange lettere end en elektron. Beregningen af denne masse kan hjælpe forskere, der studerer mørkt stof, mørk energi og universets struktur.