Gli scienziati hanno usato il cosmo per misurare la massa di una particella fantasma

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Gli scienziati hanno usato il cosmo per misurare la massa di una particella fantasma

Come pesa un fantasma? Combinando vasti dati cosmologici con informazioni dagli acceleratori di particelle e, a quanto pare, hai una scala abbastanza buona per misurare la massa di un neutrino – noto anche come “particella fantasma", come riporta sciencealert.com. È così che un team di scienziati, per la prima volta, ha fissato un limite superiore alla massa del più leggero dei tre diversi tipi di neutrino.

I neutrini

I neutrini sono tra le particelle subatomiche più abbondanti nell'Universo, simili agli elettroni, ma senza carica e quasi prive di massa. Ciò significa che interagiscono molto raramente con la materia normale; infatti, miliardi stanno attraversando il tuo corpo proprio ora. Questo è il motivo per cui hanno guadagnato il soprannome di particelle fantasma. Sono incredibilmente difficili da rilevare. Abbiamo alcuni metodi per il rilevamento – come i rivelatori di neutrini Cherenkov – ma questi sono indiretti, catturando gli effetti dei neutrini di passaggio, piuttosto che i neutrini stessi.

Una sfida particolarmente dura

Misurare la massa prossima allo zero di queste particelle è una sfida particolarmente dura “Abbiamo usato informazioni provenienti da una varietà di fonti, tra cui telescopi spaziali e terrestri, osservando la prima luce dell'Universo (radiazione cosmica di fondo a microonde), stelle esplosive, la più grande mappa 3D di galassie nell'Universo, acceleratori di particelle, reattori nucleari e altro ancora “, ha affermato il cosmologo Arthur Loureiro dell'University College di Londra nel Regno Unito.

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I tre tipi di neutrini

Ineutrini sono abbondanti ma minuscoli ed elusivi, c'è bisogno di ogni pezzo di conoscenza disponibile per calcolare la loro massa, e il nostro metodo potrebbe essere applicato ad altre grandi domande che sconcertano cosmologi e fisici delle particelle allo stesso modo. Sappiamo che i neutrini hanno massa perché esistono in tre tipi, o “sapori": elettrone, muone e tau. Ma non è così semplice come sono tre entità discrete; le particelle oscillano tra questi sapori (e quale sapore ha quale massa è ancora un mistero).

Simili ai gusti di un gelato

“I tre gusti possono essere paragonati al gelato in cui hai una pallina contenente fragola, cioccolato e vaniglia“, ha spiegato Loureiro. Tre sapori sono sempre presenti, ma in rapporti diversi, e il rapporto mutevole – e lo strano comportamento della particella – possono essere spiegati solo dai neutrini che hanno una massa.

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L'uso della massa dell'universo

Limiti superiori sono stati precedentemente posti sulla massa combinata di tutti e tre i neutrini usando misurazioni cosmologiche. Possiamo usare i dati sull'universo perché la massa di neutrini può effettivamente modificare alcuni osservabili cosmologici. Quindi, una volta calcolata la densità dei neutrini, possiamo usarla per porre un limite superiore all'effetto collettivo prodotto dai neutrini.

Ulteriore passo in avanti

Questa volta i ricercatori hanno compiuto un ulteriore passo in avanti, utilizzando i dati raccolti come struttura in cui modellare matematicamente la massa di neutrini. Questo è stato immesso in un potente supercomputer chiamato Grace per eseguire i calcoli.

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Massa più leggera

Il supercomputer ha restituito una massa per il più leggero dei tre neutroni di 0,086 elettronvolt (con un limite inferiore di zero), o circa 1,5 × 10-37 chilogrammi. Il team ha anche calcolato una massa combinata per i tre neutrini – 0,26 volt di elettroni. Entrambi questi risultati hanno un intervallo di confidenza del 95 percento. Questo nuovo studio dimostra che siamo sulla buona strada per misurare effettivamente le masse di neutrini con la prossima generazione di grandi rilevazioni spettroscopiche della galassia, come DESI, Euclid e altre.

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