Vi är fulla av neutrinoer hela tiden. De är överallt, nästan oupptäckliga, som går igenom normal materia. Vi vet knappt något om dem - inte ens hur tunga de är. Men vi vet att neutrino har potential att förändra hela universums form. Och eftersom de har den kraften kan vi använda universums form för att väga dem - som ett team av fysiker nu har gjort.
På grund av fysik förändrar beteendet hos de minsta partiklar beteendet hos hela galaxer och andra jätte- himmelstrukturer. Och om du vill beskriva universums beteende måste du ta hänsyn till egenskaperna för dess minsta komponenter. I en ny artikel, som kommer att publiceras i ett kommande nummer av tidskriften Physical Review Letters, använde forskare detta faktum för att räkna ut massan för den lättaste neutrinoen (det finns tre neutrino-massor) från exakta mätningar av storskalans struktur av universum.
De tog data om rörelserna av ungefär 1,1 miljoner galaxer från Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, rörde upp den med annan kosmologisk information och resultat från mycket mindre skala av neutrinoxperiment på jorden och matade all den informationen till en superdator.
"Vi använde mer än en halv miljon datortimmar för att bearbeta data," sa medförfattaren Andrei Cuceu, doktorand i astrofysik vid University College London, i ett uttalande. "Detta motsvarar nästan 60 år på en enda processor. Detta projekt pressade gränserna för big data-analys inom kosmologi."
Resultatet gav inte ett fast antal för massan för den lättaste typen av neutrino, men det minskade det: Den typen av neutrino har en massa som inte är större än 0,086 elektronvolt (eV), eller cirka sex miljoner gånger mindre än massan för en enda elektron.
Detta nummer anger en övre gräns, men inte en nedre gräns, för massan för de lättaste arterna av neutrino. Det är möjligt att det inte har någon massa alls, skrev författarna i tidningen.
Vad fysiker vet är att åtminstone två av de tre arterna av neutrino måste ha viss massa, och att det finns ett samband mellan deras massor. (Detta papper sätter också en övre gräns för den kombinerade massan för alla tre smaker: 0,26 eV.)
Förvirrande överensstämmer de tre massorna med neutrino inte med de tre smakerna av neutrino: elektron, muon och tau. Enligt Fermilab består varje smak av neutrino av en kvantblandning av de tre massarterna. Så en viss tau-neutrino har lite massart 1 i sig, lite art 2 och lite art 3. Dessa olika massarter tillåter neutrinoerna att hoppa fram och tillbaka mellan smaker, som en upptäckt från 1998 (som vann Nobelpriset i fysik) visade.
Fysiker kanske aldrig perfekt fastställer massorna av de tre neutrino-arterna, men de kan fortsätta närma sig. Massan kommer att fortsätta att minska när experimenten på jorden och mätningar i rymden förbättras, skrev författarna. Och ju bättre fysiker kan mäta dessa små, allestädes närvarande komponenter i vårt universum, desto bättre fysik kommer att kunna förklara hur det hela passar samman.
