Lʼobservació de lʼUnivers permet precisar el límit de la massa dels neutrins
Recreació del mapa de l’Univers en 3D elaborat en el marc de l’SDSS-III. El gràfic de l’esquerra mostra els límits establerts en la massa total del neutrí en l’estudi que han liderat els investigadors espanyols. Crèdits: SDSS-III.
Recerca
(12/01/2012)
Un grup dʼinvestigadors de lʼInstitut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i de lʼInstitut de Física Corpuscular (IFIC) —centre mixt del Consell Superior dʼInvestigacions Científiques i la Universitat de València (CSIC-UV)— ha liderat un estudi que determina la restricció més precisa que sʼha obtingut fins ara de la massa dels neutrins a partir de dades de distribució de galàxies a lʼUnivers. La conclusió principal a què sʼha arribat és que la suma de les masses dels tres tipus de neutrins que existeixen no representa més del 6 ‰ del total de la massa-energia del cosmos.
Recreació del mapa de l’Univers en 3D elaborat en el marc de l’SDSS-III. El gràfic de l’esquerra mostra els límits establerts en la massa total del neutrí en l’estudi que han liderat els investigadors espanyols. Crèdits: SDSS-III.
Recerca
12/01/2012
Un grup dʼinvestigadors de lʼInstitut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i de lʼInstitut de Física Corpuscular (IFIC) —centre mixt del Consell Superior dʼInvestigacions Científiques i la Universitat de València (CSIC-UV)— ha liderat un estudi que determina la restricció més precisa que sʼha obtingut fins ara de la massa dels neutrins a partir de dades de distribució de galàxies a lʼUnivers. La conclusió principal a què sʼha arribat és que la suma de les masses dels tres tipus de neutrins que existeixen no representa més del 6 ‰ del total de la massa-energia del cosmos.
En el treball sʼha determinat que el límit superior per a la suma de les masses dels neutrins ha de ser inferior a 0,26 eV (electró-volts), és a dir, dos milions de vegades menys que la massa de lʼelectró. «Per experiments de física de partícules anteriors, sabem que el valor mínim de la massa total del neutrí és solament cinc vegades menor que el límit superior que hem trobat. Els nostres resultats mostren que mitjançant observacions cosmològiques es pot arribar a estimar la massa del neutrí, la qual cosa és summament interessant», argumenta Roland de Putter (ICCUB-IFIC), primer autor del treball.
Determinar amb precisió la influència de la massa dels neutrins a lʼUnivers és fonamental per estudiar lʼevolució dʼaquestes partícules, ja que fins fa poc es creia que no tenien massa, per la qual cosa no apareixien en els models cosmològics. Aquesta anàlisi representa un avenç per comprendre les propietats dʼaquestes partícules a partir de mesuraments cosmològics.
Lʼestudi, que es va presentar lʼ11 de gener durant la reunió anual de la Societat Astronòmica Americana, es basa en dades obtingudes a partir dʼuna selecció de 900.000 galàxies lluminoses que poblen gran part de lʼespai i que sʼutilitzen sovint per estudiar la distribució espacial de galàxies. Aquesta selecció procedeix de les galàxies que ha analitzat fins ara lʼEspectroscopi Detector dʼOscil·lació de Barions (Baryons Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS), que forma part del tercer projecte Exploració Digital de lʼEspai Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III). LʼSDSS es va iniciar lʼany 2000 i des del començament ha examinat més dʼuna quarta part del cel nocturn i ha produït el mapa tridimensional en color de lʼUnivers més gran que sʼhagi fet mai.
A partir de la informació de la distribució de les galàxies obtinguda en el marc del BOSS, mitjançant un telescopi situat a lʼobservatori Apache Point de Nou Mèxic (Estats Units), sʼhan obtingut els càlculs més precisos que sʼhavien fet fins ara sobre com la matèria es va agrupar en cúmuls durant les etapes intermèdies de lʼevolució de lʼUnivers. A més, en lʼanàlisi sʼhan utilitzat aquestes dades per dur a terme aquest treball sobre el pes dels neutrins en relació amb el total de lʼUnivers.
Els neutrins són partícules elementals molt lleugeres que amb prou feines interactuen amb la matèria. Un neutrí pot travessar 200 terres i romandre inalterat. Per això, és extremadament difícil detectar-lo. Fins que no es va mesurar el que es coneix com a oscil·lació dels neutrins, és a dir, la transformació dʼun tipus de neutrí en un altre durant el seu recorregut, es va pensar que no tenien massa. Aquesta, no obstant això, segueix sense conèixer-se. A més, acceptar que els neutrins tenen massa implica grans canvis en els models utilitzats per explicar lʼevolució de lʼUnivers, ja que és una de les partícules més abundants en el cosmos.
Article:
De Putter, R.; Mena, O.; Giusarma, E.; Ho, S.; Cuesta, A.; Seo, H.-J.; Ross, A. J.; White, M.; Bizyaev, D.; Brewington, H.; Kirkby, D.; Malanushenko, E.; Malanushenko, V.; Oravetz, D.; Pan, K.; Percival, W. J.; Ross, N. P.; Schneider, D. P.; Shelden, A.; Simmons, A.; Snedde, S. «New neutrino mass bounds from Sloan Digital Sky Survey III data release 8 photometric luminous galaxies». Lʼarticle sʼha enviat a la revista Astrophysical Journal.