Un equipo de investigadores utilizaron datos sobre la estructura de todo el universo para medir la masa de uno de sus componentes más pequeños y difíciles de estudiar.

Estamos llenos de neutrinos todo el tiempo. Están en todas partes, casi indetectables, revoloteando a través de la materia normal. Es casi nada lo que sabemos sobre ellos, ni siquiera lo pesados ​​que son. Pero sí sabemos que los neutrinos tienen el potencial de alterar la forma del universo entero. Y debido a que tienen ese poder, podemos usar la forma del universo para sopesarlos, como lo ha hecho ahora un equipo de físicos.

Debido a la física, los comportamientos de las partículas más pequeñas alteran los comportamientos de galaxias enteras y otras estructuras celestes gigantes. Y si desea describir el comportamiento del universo, debe tener en cuenta las propiedades de sus componentes más pequeños. En un nuevo estudio, los investigadores utilizaron ese hecho para volver a calcular la masa del neutrino más ligero (hay tres masas de neutrino) a partir de mediciones precisas de la estructura a gran escala del universo.

El Observatorio de Neutrinos de Sudbury, en Canadá

Datos de millones de galaxias

Tomaron datos sobre los movimientos de aproximadamente 1.1 millones de galaxias del Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, los agitaron con otra información cosmológica y los resultados de experimentos de neutrinos a escala mucho más pequeña en la Tierra, y alimentaron toda esa información en una supercomputadora.

Andrei Cuceu, estudiante de doctorado en astrofísica en el University College de Londres y coautor del estudio, dijo en un comunicado:

Utilizamos más de medio millón de horas informáticas para procesar los datos. Esto equivale a casi 60 años en un solo procesador. Este proyecto superó los límites para el análisis de grandes datos en cosmología”.

El resultado no ofreció un número fijo para la masa del tipo de neutrino más ligero, pero sí lo redujo: esa especie de neutrino tiene una masa no mayor que 0.086 electronvoltios (eV), o aproximadamente seis millones de veces menor que la masa de un solo electrón.

Ese número establece un límite superior, pero no un límite inferior, para la masa de las especies más ligeras de neutrinos. Es posible que no tenga ninguna masa en absoluto, escribieron los autores en el documento.

Lo que los físicos saben es que al menos dos de las tres especies de neutrinos tienen que tener algo de masa, y que existe una relación entre sus masas. (Este documento también establece un límite superior para la masa combinada de los tres sabores: 0.26 eV.)

Interior de un prototipo en miniatura (protoDUNE) para un detector de neutrinos propuesto. Crédito: Maximilien Brice / CERN

Cambios entre las tres especies de neutrinos

Confusamente, las tres especies masivas de neutrinos no se alinean con las tres especies de neutrino: electrón, muón y tau. Según Fermilab, cada especie de neutrino está compuesto por una mezcla cuántica de las tres especies en masa. Entonces, un cierto neutrino tau tiene un poco de especie en masa 1, un poco de especie 2 y un poco de especie 3. Esas especies de masa diferentes permiten a los neutrinos saltar de un lado a otro entre especies, como un descubrimiento de 1998 (que ganó el Premio Nobel de física) mostró.

Es posible que los físicos nunca identifiquen perfectamente las masas de las tres especies de neutrinos, pero pueden seguir acercándose. La masa seguirá reduciéndose a medida que mejoren los experimentos en la Tierra y las mediciones en el espacio, escribieron los autores. Y mientras mejores físicos puedan medir estos componentes pequeños y omnipresentes de nuestro universo, la mejor física será capaz de explicar cómo encaja todo.

Los hallazgos de la investigación se publicarán en la revista Physical Review Letters y puede ser leído en su totalidad en el servidor de pre-impresión de la revista arXiv.org.

Fuente: Live Science