•  

    pokaż komentarz

    [Opis obrazka obok tytułu] "Fizycy wykorzystali tę trójwymiarową mapę galaktyk we wszechświecie, stworzoną przez Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, aby oszacować granicę tego, jak masywna może być najlżejsza z neutrin. Każda kropka na obrazie reprezentuje jedną galaktykę. Źródło: Daniel Eisenstein i współpraca SDSS-III."

    Artykuł:

    "Neutrina, jedne z najdziwniejszych cząstek elementarnych, są prawie bezmasowe – z naciskiem na prawie. Były przewidywane jako całkowicie bezmasowe jednak eksperyment sprzed 20 lat wykazał, że posiadają one niewielką masę. Długo pozostawało to zagadką. Teraz, nowe oszacowania bazujące na obserwacjach kosmologicznych ustanawiają górny limit tego jak ciężkie mogą być najlżejsze z neutrin.

    Neutrina są bardzo specyficzne: przemykają przez świat w nieoczywisty sposób, rzadko przy tym wchodząc w interakcje z pozostałą materia, a także przechodzi ich w każdej chwili przez nasze ciała miliardy. Najdziwniejszym być może aspektem tych cząstek jest jednak tendencja do zmieniania swojej tożsamości tj. oscylacji pomiędzy trzema możliwymi „zapachami” lub typami. Po prawdzie, to właśnie obserwacja tej zmienności kształtu w pierwszej kolejności zasugerowała naukowcom, że trzy zapachy neutrin muszą mieć różne masy - co oczywiście oznacza, że wszystkie ich masy nie mogą być zerowe.

    Naukowcy strasznie chcieliby wiedzieć ile one w rzeczywistości ważą, gdyż stanowiłoby to istotną wskazówkę do kwestii posiadania przez nich masy, zważywszy, że nie wydaje się, żeby nabywały ją w taki sam sposób jak inne cząstki czyli poprzez pole Higgsa (we współpracy z bozonem Higgsa, odkrytym w 2012 r.). „Zrozumienie czemu cząstki posiadają masy jest niezwykle podstawowym kryterium rozumienia fizyki”, przyznaje fizyk Joseph Formaggio z MIT. „Neutrina sprawiają, że mechanizm, który myśleliśmy, że nadaje masę wszystkim cząstkom może nie pasować, z pewnych niezrozumiałych względów, do neutrin. Uważam, że to ekscytujące.”

    Nowy limit masy wyliczony został przy pomocy superkomputera, który połączył dane z rozmieszczenia galaktyk we wszechświecie, pozostałości pierwotnego promieniowania po Wielkim Wybuchu oraz pomiarów supernowych, które odzwierciedlają tempo ekspansji kosmosu. Podczas analizy wykorzystano też dane laboratoryjne dotyczące neutrin, takie jak pomiary częstotliwości ich zmian zapachów, które przyniosły szacunek dla masy najmniejszego z nich wynoszący: 0,086 eV (elektronowolta) lub 15x10^-36 kg – czyniąc je 6 mln razy lżejszymi od elektronu.

    „To czego udało im się dokonać stanowi doskonałą pracę”, uważa Olga Mena z Institute of Corpuscular Physics w Hiszpanii, która pracowała przy podobnych badaniach. Andre de Gouvea, fizyk teoretyczny z Northwestern University, zaznacza, że „To nieco bardziej szczegółowa analiza danych kosmologicznych niż poprzednia. To całkiem niezły materiał.” Wyniki początkowo umiesczono na serwerze arXiv.org, zostały 22 sierpnia opublikowane w Physical Review Letter (PRL). Inny limit, wyliczony podobnymi metodami przez fizyków Shouvik’a Roy Choudhury’ego i Steen Hannestad’a, też umieszczony został niedawno na arXiv.org i trwa teraz jego recenzja w Journal of Cosmology and Astropraticle Physics."

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R:

      "KOSMICZNE ROZMYCIE

      Dlaczego pomiary odległych galaktyk oraz supernowych miałyby mieć związek z masą najlżejszych cząstek materii we wszechświecie? Dlatego, że neutrina, choć niepokaźne, mają przez swoją maleńką masę grawitacyjny wpływ na wszystko inne. Podczas podróży przez przestrzeń z prędkością równą niemal prędkości światła, wykazują one tendencje do pociągania za sobą innych cząstek, doprowadzając do ogólnego rozmycia rozmieszczenia galaktyk w kosmosie. "To tak, jakbyś był krótkowidzem i zdjął okulary", mówi Arthur Loureiro z University College London, pierwszy autor studium z PRL. "Sprawiają, że wszystko staje się bardziej niewyraźne". Skala zaś tego rozmycia może nam powiedzieć, jak wielką masę mają neutrina.

      Szacunki te stanowią uzupełnienie innych wysiłków skupionych na próbach laboratoryjnego określenia masy neutrin. Na przykład, eksperyment niemiecki o nazwie Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) usiłuje mierzyć masę neutrin poprzez obserwację rozpadów beta, w których neutron zmienia się w proton emitując neutrino oraz elektron. Dokładnie mierząc energię elektronu naukowcy mogą wysuwać wnioski na temat masy neutrina. W przeciwieństwie do kosmologicznych szacunków, które uwzględniają niepewne założenia odnośnie ciemnej materii i ciemnej energii, ten eksperyment jest bardziej bezpośredni. "To swego rodzaju najprostsze założenie, ale niestety obecnie najmniej czułe", mówi Formaggio, który pracuje nad KATRIN i podobnymi eksperymentami.

      Trzeci typ badań poszukuje słynnego rozpadu znanego jako podwójny bezneutrinowy rozpad beta, w trakcie którego dwa neutrony zmieniają się w dwa protony, uwalniając oczekiwane elektrony lecz bez odpowiadających im neutrin. Ten fenomen mógłby się wydarzyć tylko jeśli neutrino byłoby jednocześnie swoją antycząstką [fermion Majorany] –to teoretyczna możliwość lecz daleka od pewności. Niemniej, jeśliby tak było w rzeczywistości, dwa neutrina anihilowałyby ze sobą wzajemnie, tak jak to się dzieje w przypadku wzajemnych spotkań materii i antymaterii. Jeśli podwójny bezneutrinowy rozpad beta mógłby zostać poddany pomiarom, energia tego rozpadu powinna być proporcjonalna do masy najlżejszych z neutrin. Jednakże do tej pory żaden eksperyment tego nie wykazał.

      BRAKUJĄCY ELEMENT TEORII

      Ostatecznie, naukowcy muszą porównać rezultaty wszystkich metod. „Tylko przez przeczesanie wszystkich możliwych sposobów pomiaru masy neutrin będziemy posiadali solidną i konkretną odpowiedź.” twierdzi Mena. Jeśli oszacowania by się różniły to, wg. niektórych naukowców, tym lepiej. „Ekscytująca jest jedna kwestia: co jeśli uzyskany pomiar kosmologiczny okaże się niezgodny z pomiarami fizyki cząstek?” mówi de Gouvea. „Wskazywałoby to, że coś w tym obrazie jest po prostu złe. Może to coś niepoprawnego w naszym rozumieniu wczesnego wszechświata. Albo to coś niespotykanego związanego z mechanizmem nadawania masy neutrinom, na przykład masa zależna od tego gdzie lub kiedy wykonuje się pomiar. Brzmi to szalenie, ale wszystko jest możliwe.”

      Nawet bez dowodów na takie nietypowe scenariusze, znalezienie rzeczywistej masy neutrina pchnęłoby fizykę w nowym kierunku. Model Standardowy fizyki cząstek, najlepsza posiadana przez badaczy teoria opisu cząstek i oddziaływań we wszechświecie, przewidywała, że neutrina są bezmasowymi cząstkami. Fakt, że nie są sugeruje możliwość rozbudowy teorii. „Model Standardowy jest jedną z najprecyzyjniejszych teorii stworzonych przez człowieka”, uważa Loureiro, „ciągle jednak coś jej brakuje. Odnalezienie brakującego elementu dotyczącego neutrin mogłoby być kluczem do zrozumienia czym jest ciemna energia i ciemna materia, ponieważ obu ich nie ma w Modelu Standardowym.”

      Kosmologiczna część odpowiedzi będzie bardziej precyzyjna w następnej dekadzie, kiedy niektóre z niecierpliwością oczekiwane teleskopy wejdą do sieci. Europejski Teleskop Euklidesa [The European Euclid telescope], na przykład, kiedy zostanie wystrzelony w 2022 r., znacząco poprawi precyzję tworzenia kosmicznych map 3-d. Także Spektroskop Ciemnej Energii [Dark Energy Spectroscopic Instrument] w Arizonie niebawem rozpocznie badanie odległości pomiędzy 30 mln galaktyk. Wreszcie, Large Synoptic Survey Telescope, budowany w Chile i mający rozpocząć pracę w 2022 r., pozwoli wykonywać obraz pełnego nieba co kilka nocy. „Wszyscy są podekscytowani” twierdzi de Gouvea „ponieważ w ciągu 5 lat, powinni oni uzyskać czułość, która pozwoliłaby im coś ujrzeć.”

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R: jak masa może być w elektronoVoltach?

    •  

      pokaż komentarz

      @StrongFate-Man: Może, na co dzień w ten sposób określa się masę cząstek, bo jest to wygodne i praktyczne.

    •  

      pokaż komentarz

      Używanie elektronowoltu do określania masy cząstek wynika z równoważności masy i energii.

      @Fake_R: napisałeś tak, jakby to był fakt, a to jest założenie wynikające z STW. Choć generalnie patrząc masa jest powiązana z energią w ten czy inny sposób i jest to w pewnym sensie równoważne w równaniach tak czy siak. Jednak to założenie z STW, prowadzi do coraz głupszych konkluzji, jak bozon Higgsa i inne durnoty o których nie chce mi się już pisać. ( ͡° ͜ʖ ͡°)

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R: Wyrazy szacunku i podziękowania za ciekawy artykuł

    •  

      pokaż komentarz

      @arcy81: Dziekuje. Ciesze sie, ze Cie zainteresowal artykul.( ͡° ͜ʖ ͡°)

  •  

    pokaż komentarz

    Czy nie przelatywało tędy Neutriono?