Cercetătorii împărtășesc noi detalii despre misterioasa 'particulă fantomă'

(CNN) Neutrinii, așa-numitele „particule fantomă” împrăștiate în univers, pot fi de 10 milioane de ori mai ușori decât masa unui electron, potrivit unui nou studiu.

Neutrinii sunt numiți fantomatici deoarece sunt particule cosmice extrem de volatile, sau vaporoase, care pot trece prin orice tip de materie fără să se schimbe. Ei nu au aproape nicio masă – dar acum oamenii de știință au calculat masa celui mai ușor tip de neutrino.

Ei pot călători prin cele mai extreme medii, cum ar fi stele, planete și galaxii întregi, și rămân la fel. Dar neutrinii, deși foarte energetici, nu au sarcină. Nici măcar cel mai puternic câmp magnetic nu îi poate afecta.

Anul trecut, oamenii de știință au reușit să urmărească pentru prima dată originile unui mic neutrino de mare energie. Acesta a călătorit 3,7 miliarde de ani-lumină până pe Pământ. Acesta a fost găsit de senzorii aflați în adâncul gheții din Antarctica, în detectorul IceCube.

Cercetătorii și observatoarele din întreaga lume au reușit să urmărească neutrino până la o galaxie cu o gaură neagră supermasivă, care se rotește rapid în centrul său, cunoscută sub numele de blazar. Galaxia se află la stânga umărului lui Orion, în constelația sa, și se află la aproximativ 4 miliarde de ani-lumină de Pământ.

Diferite tipuri de neutrini apar sub forma a trei mase diferite, dar cea mai ușoară a fost necunoscută până acum. Iar astronomii încă nu știu prea multe alte lucruri despre diferențele dintre aceste trei tipuri.

Studiul a fost publicat joi în revista Physical Review Letters.

„O sută de miliarde de neutrini zboară prin degetul mare de la Soare în fiecare secundă, chiar și noaptea”, a declarat Arthur Loureiro, autorul studiului și student PHd în cadrul departamentului de Fizică & Astronomie al University College London. „Acestea sunt fantome foarte slab interactive despre care știm foarte puțin. Ceea ce știm este că, pe măsură ce se mișcă, ele pot schimba între cele trei arome ale lor, iar acest lucru se poate întâmpla doar dacă cel puțin două dintre masele lor sunt diferite de zero.”

Mestecul celor trei mase diferite este ca și cum ai amesteca aromele de înghețată, a spus el.

„Cele trei arome pot fi comparate cu o înghețată în care ai o lingură care conține căpșuni, ciocolată și vanilie”, a spus Loureiro. „Trei arome sunt întotdeauna prezente, dar în proporții diferite, iar raportul schimbător – și comportamentul ciudat al particulei – poate fi explicat doar prin faptul că neutrinii au o masă.”

Ideea că neutrinii au o masă le-a adus oamenilor de știință Takaaki Kajita și Arthur McDonald Premiul Nobel pentru Fizică în 2015.

Pentru a calcula masa redusă a celui mai ușor neutrino, au fost folosite date de la 1,1 milioane de galaxii colectate de fizicieni de particule și cosmologi. Acest lucru le-a permis acestora să măsoare rata de expansiune a universului. Neutrinii sunt răspândiți în univers, dar sunt greu de observat. Oamenii de știință au avut nevoie de cât mai multe date pentru a avea toate avantajele în cercetarea lor.

„Am folosit informații dintr-o varietate de surse, inclusiv telescoape spațiale și terestre care observă prima lumină a Universului, stele care explodează, cea mai mare hartă 3D a galaxiilor din Univers, acceleratoare de particule, reactoare nucleare și multe altele”, a declarat Loureiro.”Deoarece neutrinii sunt abundenți, dar minusculi și evazivi, am avut nevoie de toate cunoștințele disponibile pentru a le calcula masa, iar metoda noastră ar putea fi aplicată la alte mari întrebări care îi nedumeresc atât pe cosmologi, cât și pe fizicienii de particule.”

Supercomputerul, cunoscut sub numele de Grace, de la University College London, le-a permis cercetătorilor să creeze un model matematic. Supercomputerul a calculat o jumătate de milion de ore de calcul, ceea ce ar fi durat 60 de ani pe un singur procesor.

Cercetătorii au descoperit că masa este de 10 milioane de ori mai ușoară decât un electron. Calcularea acestei mase îi poate ajuta pe cercetătorii care studiază materia întunecată, energia întunecată și structura universului.