_ Fundalul neutrinului cosmic ne-ar spune multe despre univers, spune cercetătorul

Cititorii Universului de astăzi sunt probabil deja familiarizați cu conceptul de fundal cosmic cu microunde (CMB). Descoperirea lui întâmplătoare de către o pereche de radioastronomi de la Bell Labs este obiectul unei legende astronomice. În ultimele decenii, a oferit o mulțime de perspective despre Big Bang și despre originile universului nostru. Dar există un alt semnal de fundal, mai puțin cunoscut, care ar putea fi la fel de revoluționar – sau cel puțin credem că există.

Fondul de neutrino cosmic (CvB) a fost postulat de ani de zile, dar nu a fost încă găsit, în primul rând pentru că neutrinii sunt notoriu greu de detectat. Acum, o lucrare a profesorului Douglas Scott de la Universitatea din Columbia Britanică, elaborată ca parte a unei școli de vară pe neutrini susținută de Școala Internațională de Fizică Astroparticulelor din orașul italian Varenna, discută ce am putea învăța dacă reușim să detectează în cele din urmă CvB.

Hârtia este scrisă într-un stil capricios și a fost lansată pe arXiv, așa că nu este clar dacă va fi revizuit oficial de către colegi (sau dacă recenzorii de la colegi vor elimina imaginea „ elefant în cameră"). Cu toate acestea, deși se referă la unele matematici avansate, se concentrează în principal pe lucruri potențiale pe care le putem învăța din analiza CvB.

Nu este surprinzător, multe dintre aceste fapte au mult de-a face cu neutrini. Încă nu știm multe despre ei, așa cum subliniază Dr. Scott în introducerea sa. De ce există trei tipuri? Cum se compară ei unul cu altul? Și un lucru deosebit de dureros pentru fizicienii particulelor este care sunt exact masele lor.

CvB ar putea oferi o perspectivă asupra tuturor acestor trei întrebări și chiar mai multe despre formarea galaxiilor și Big Bang-ul în sine. În primul rând, să abordăm greutatea neutrinilor. Una dintre cele mai mari întrebări referitoare la greutate este dacă masele celor trei tipuri de neutrini sunt dintr-o ierarhie „normală” sau „inversată”. Aceste două stări schimbă care dintre cele trei tipuri este „cel mai mic”. În ierarhia normală, masa celui de-al treilea tip de neutrini este mult mai mare decât masa celorlalți doi, care sunt aproape egale. În ierarhia inversată, masele primelor două tipuri sunt încă echivalente, dar mult mai masive decât cele ale celui de-al treilea tip.

Odată ce datele sunt colectate pe CvB, astronomii pot analiza forma așteptată a formelor de undă. pe baza ipotezei oricărei ierarhii, dar găsiți care dintre ele se potrivește mai bine datelor observabile. Este destul de simplu în termeni astronomici, dar colectarea acestor date este încă partea grea. Cu toate acestea, dacă putem restrânge masele echivalente de neutrini, am putea calcula un alt parametru cosmologic fundamental - suma tuturor maselor lor.

Deși acest obiectiv pe termen lung este încă departe, unii întrebările la scară mai largă ar putea primi răspuns prin simpla înțelegere a CvB în general. Măsurătorile CvB pot fi, de asemenea, complicate de neutrini din alte surse, cum ar fi din alte galaxii. Dacă am înțelege parametrii CvB în sine, am putea elimina acea parte a semnalului, permițându-ne să analizăm mai îndeaproape neutrinii care au fost inițial emiși din galaxii din afara propriei noastre. Cu această perspectivă, am putea dovedi sau infirma unele presupuneri despre etapele incipiente ale formării galaxiilor, în special în ceea ce privește cantitatea de energie pe care o emit.

Având în vedere că neutrinii joacă un rol în orice, de la înțelegerea noastră a materiei întunecate până la întrebări fundamentale despre fizica particulelor, este firesc ca mai multe discipline să încerce să determine acești factori singuri. Fizicienii particulelor, care se bazează pe coliziuni de mare energie în acceleratoarele de particule, mai degrabă decât pe coliziuni fortuite de la neutrini creați alături de univers, caută, de asemenea, să le înțeleagă masa. Dr. Scott crede că o colaborare între astronomi care încearcă să dezvăluie secretele CvB și fizicienii particulelor care speră să construiască un argument suficient pentru caracteristicile acestor particule evazive de la zero ar putea fi benefică. Să petreci câteva săptămâni într-o vilă italiană, discutând despre nuanțele domeniilor lor, cu siguranță sună a fi o modalitate excelentă de a începe această colaborare.

(Fluierul)