H μάζα των νετρίνων λύνει ένα κοσμολογικό μυστήριο

Μία ομάδα αστρονόμων από τα πανεπιστήμια του Νόττινχαμ και του Μάντσεστερ έλυσαν ένα από τα αινίγματα της σύγχρονης κοσμολογίας, υπολογίζοντας στην πορεία τη μάζα των φευγαλέων νετρίνων.

Οι ερευνητές ασχολήθηκαν με την ασυμφωνία από τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck, το οποίο μέτρησε την ακτινοβολία από τον απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης (Cosmic Microwave Background) με τη μεγαλύτερη ακρίβεια μέχρι σήμερα, και μετρήσεων της καμπυλότητας του Σύμπαντος. 

Η ακτινοβολία υποβάθρου CMB είναι το αρχαιότερο φως στο Σύμπαν και η μελέτη της έχει επιτρέψει στους επιστήμονες να κάνουν εκτιμήσεις για το μέγεθος κοσμολογικών παραμέτρων, όπως ποσότητα ύλης που περιέχεται στο Σύμπαν, ή η ηλικία του.

Αν και η μορφή της ακτινοβολίας αυτής είναι σε πρώτο βαθμό ομοιογενής (σε κλίμακα 5 δεκαδικών ψηφίων), κάποιες αρχικές απειροελάχιστες κβαντικές διακυμάνσεις ήταν οι «σπόροι» από τους οποίους προέκυψαν οι δομές στο Σύμπαν (γαλαξίες, σμήνη γαλαξιών κτλ). Στην πορεία του χρόνου, η ελκτική δύναμη της βαρύτητας ενίσχυε αυτές τις τοπικές διακυμάνσεις, δημιουργώντας έτσι σχηματισμούς μεγάλης κλίμακας.

Από τα δεδομένα του Planck όμως, οι επιστήμονες θα περίμεναν το σχηματισμό περισσότερων γαλαξιακών σμηνών στο Σύμπαν σε σχέση με αυτούς που παρατηρούν, όπως επίσης και μία μεγαλύτερη έκταση στο φαινόμενο του βαρυτικού φακού, όπου η βαρύτητα των μεγάλων δομών δρα ως μεγεθυντικός φακός που εστιάζει την ακτινοβολία που υπάρχει γύρω τους σε μία συγκεκριμένη κατεύθυνση.

Η απάντηση που δίνουν οι επιστήμονες σε αυτή τη διαφωνία των πειραματικών δεδομένων, βρίσκεται στη μάζα των νετρίνων, τα οποία είναι σωματίδια που εικάζεται πως έχουν μία απειροστή μάζα, αν και αυτή δεν έχει μετρηθεί ποτέ πειραματικά. Αντιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη (65 δισεκατομμύρια τέτοια σωματίδια με προέλευση τον Ήλιο διαπερνούν κάθε τετραγωνικό εκατοστό μας κάθε δευτερόλεπτο, χωρίς ασφαλώς να γίνονται αντιληπτά), ενώ χωρίζονται σε τρεις τύπους: νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ.

Οι ερευνητές εκτιμούν πως εάν συνυπολογιστεί η μάζα των νετρίνων στο Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας, οι ασυμφωνίες στις παρατηρήσεις του Planck με τις υπόλοιπες αστρονομικές παρατηρήσεις παύουν να υπάρχουν.

Προχώρησαν μάλιστα στον υπολογισμό του εύρους τιμών για τη μάζα των νετρίνων, καταλήγοντας πως και τα τρία είδη μαζί πρέπει να ζυγίζουν 0.320 +/- 0.081 eV (1.5 εκατομμύρια φορές πιο ελαφριά από τα ηλεκτρόνια), της τάξης δηλαδή των 10-36 κιλών.

Εάν αυτές οι τιμές είναι αληθείς, πέρα από την κατανόηση φαινομένων κοσμολογίας, η συγκεκριμένη έρευνα έχει και μεγάλη αξία για τη Σωματιδιακή Φυσική. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters.

naftemporiki.gr