Nous sommes pleins de neutrinos tout le temps. Ils sont partout, presque indétectables, traversant la matière normale. Nous savons à peine quoi que ce soit à leur sujet - pas même leur poids. Mais nous savons que les neutrinos ont le potentiel de modifier la forme de l'univers entier. Et parce qu'ils ont ce pouvoir, nous pouvons utiliser la forme de l'univers pour les peser - comme l'a fait une équipe de physiciens.
En raison de la physique, les comportements des plus petites particules modifient les comportements de galaxies entières et d'autres structures célestes géantes. Et si vous voulez décrire le comportement de l'univers, vous devez prendre en compte les propriétés de ses plus petits composants. Dans un nouvel article, qui sera publié dans un prochain numéro de la revue Physical Review Letters, les chercheurs ont utilisé ce fait pour recalculer la masse du neutrino le plus léger (il existe trois masses de neutrinos) à partir de mesures précises de la structure à grande échelle. de l'univers.
Ils ont pris des données sur les mouvements d'environ 1,1 million de galaxies du Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, les ont remuées avec d'autres informations cosmologiques et les résultats d'expériences de neutrinos à bien plus petite échelle sur Terre, et ont alimenté toutes ces informations dans un supercalculateur.
"Nous avons utilisé plus d'un demi-million d'heures de calcul pour traiter les données", a déclaré le co-auteur de l'étude Andrei Cuceu, doctorant en astrophysique à l'University College London, dans un communiqué. "Cela équivaut à près de 60 ans sur un seul processeur. Ce projet a repoussé les limites de l'analyse des mégadonnées en cosmologie."
Le résultat n'a pas offert un nombre fixe pour la masse du type de neutrino le plus léger, mais il l'a réduit: cette espèce de neutrino n'a pas une masse supérieure à 0,086 électron-volt (eV), soit environ six millions de fois moins que la masse d'un seul électron.
Ce nombre définit une limite supérieure, mais pas une limite inférieure, pour la masse des espèces de neutrinos les plus légères. Il est possible qu'il n'ait aucune masse du tout, ont écrit les auteurs dans l'article.
Ce que les physiciens savent, c'est qu'au moins deux des trois espèces de neutrinos doivent avoir une certaine masse et qu'il existe une relation entre leurs masses. (Cet article définit également une limite supérieure pour la masse combinée des trois saveurs: 0,26 eV.)
Confusément, les trois espèces de masse de neutrino ne correspondent pas aux trois saveurs du neutrino: l'électron, le muon et le tau. Selon le Fermilab, chaque saveur de neutrino est constituée d'un mélange quantique des trois espèces de masse. Donc, un certain neutrino tau contient un peu d'espèces de masse 1, un peu d'espèces 2 et un peu d'espèces 3. Ces différentes espèces de masse permettent aux neutrinos de sauter entre les saveurs, comme une découverte de 1998 (qui a remporté le Prix Nobel de physique) a montré.
Les physiciens peuvent ne jamais identifier parfaitement les masses des trois espèces de neutrinos, mais ils peuvent continuer à se rapprocher. La masse continuera de se rétrécir à mesure que les expériences sur Terre et les mesures dans l'espace s'amélioreront, ont écrit les auteurs. Et les meilleurs physiciens peuvent mesurer ces minuscules composants omniprésents de notre univers, les meilleurs physiciens seront en mesure d'expliquer comment le tout s'assemble.
