Chúng ta lúc nào cũng đầy neutrino. Chúng ở khắp mọi nơi, gần như không thể phát hiện, lướt qua vật chất bình thường. Chúng tôi hầu như không biết gì về chúng - thậm chí chúng không nặng bao nhiêu. Nhưng chúng ta biết rằng neutrino có khả năng thay đổi hình dạng của toàn bộ vũ trụ. Và bởi vì chúng có sức mạnh đó, chúng ta có thể sử dụng hình dạng của vũ trụ để cân chúng - như một nhóm các nhà vật lý đã thực hiện.
Do vật lý, hành vi của các hạt nhỏ nhất làm thay đổi hành vi của toàn bộ thiên hà và các cấu trúc thiên thể khổng lồ khác. Và nếu bạn muốn mô tả hành vi của vũ trụ, bạn phải tính đến các thuộc tính của các thành phần nhỏ nhất của nó. Trong một bài báo mới, sẽ được xuất bản trong số phát hành sắp tới của tạp chí Phys Review Letters, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thực tế đó để tính lại khối lượng của neutrino nhẹ nhất (có ba khối lượng neutrino) từ các phép đo chính xác của cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ.
Họ đã lấy dữ liệu về sự chuyển động của khoảng 1,1 triệu thiên hà từ Khảo sát quang phổ dao động Baryon, khuấy động nó với các thông tin vũ trụ học khác và kết quả từ các thí nghiệm neutrino quy mô nhỏ hơn trên Trái đất và đưa tất cả thông tin đó vào siêu máy tính.
"Chúng tôi đã sử dụng hơn nửa triệu giờ tính toán để xử lý dữ liệu", đồng tác giả nghiên cứu Andrei Cuceu, một sinh viên tiến sĩ ngành vật lý thiên văn tại Đại học College London, cho biết trong một tuyên bố. "Điều này tương đương với gần 60 năm trên một bộ xử lý. Dự án này đã đẩy các giới hạn cho phân tích dữ liệu lớn trong vũ trụ học."
Kết quả đã không đưa ra một con số cố định cho khối lượng của loại neutrino nhẹ nhất, nhưng nó đã thu hẹp nó: Loài neutrino đó có khối lượng không lớn hơn 0,086 volt điện tử (eV), hoặc ít hơn khoảng sáu triệu lần so với khối lượng của một electron.
Con số đó đặt giới hạn trên, nhưng không phải là giới hạn dưới, đối với khối lượng của các loài neutrino nhẹ nhất. Có thể nó không có khối lượng nào cả, các tác giả đã viết trong bài báo.
Điều mà các nhà vật lý biết là ít nhất hai trong số ba loài neutrino phải có khối lượng và có mối quan hệ giữa khối lượng của chúng. (Bài viết này cũng đặt một ranh giới trên cho khối lượng kết hợp của cả ba hương vị: 0,26 eV.)
Một cách khó hiểu, ba loài neutrino khổng lồ không phù hợp với ba hương vị của neutrino: electron, muon và tau. Theo Fermilab, mỗi hương vị của neutrino được tạo thành từ hỗn hợp lượng tử của ba loài đại chúng. Vì vậy, một neutrino tau nào đó có một chút loài 1 trong đó, một chút loài 2 và một chút loài 3. Những loài có khối lượng khác nhau đó cho phép neutrino nhảy qua lại giữa các hương vị, như một khám phá năm 1998 (chiến thắng năm 1998 Giải thưởng Nobel về vật lý) cho thấy.
Các nhà vật lý có thể không bao giờ xác định chính xác khối lượng của ba loài neutrino, nhưng chúng có thể tiếp tục tiến gần hơn. Khối lượng sẽ tiếp tục bị thu hẹp khi các thí nghiệm trên Trái đất và các phép đo trong không gian được cải thiện, các tác giả viết. Và các nhà vật lý giỏi hơn có thể đo các thành phần nhỏ bé, có mặt khắp nơi trong vũ trụ của chúng ta, vật lý tốt hơn sẽ có thể giải thích làm thế nào toàn bộ mọi thứ khớp với nhau.
