Temná energie, která tvoří asi 68 % vesmíru, je jednou z největších neznámých v moderní kosmologii. Přidejme k tomu, že každou sekundu projde naším tělem zcela neškodně asi 100 bilionů neutrin. Součet těchto dvou jevů by podle mnoha vědců mohl vysvětlit jednu z největších záhad ve fyzice.
Neutrina patří k nejpodivnějším známým částicím, ale navzdory své neviditelnosti skrývají záhadu, která fyzikům vrtá hlavou: odkud se bere jejich nepatrná, nepostřehnutelná hmotnost?
Dlouhá léta se spekulovalo, že neutrina získávají svou malou hmotnost interakcí s ultralehkou temnou hmotou. V nedávné studii publikované v časopise Physical Review Letters tým vědců tuto myšlenku ověřil na reálných datech.
Vědci se pokusili odhalit původ hmotnosti neutrin
Autoři pod vedením Andrewa Cheeka začali svou studii jednoduchou teorií: Co když neutrina získávají svou hmotnost interakcí s typem temné hmoty složené z extrémně lehkých částic, menších než 10 elektronvoltů (elektron váží asi 511 000 eV)? Tyto lehké částice, pravděpodobně bosony, by mohly působit jako měkké vlny oscilující v prostoru a ovlivňovat chování prolétajících neutrin.
K ověření této možnosti sestavil Cheekův tým teoretický model, který vysvětluje, jak by se neutrina chovala, kdyby interagovala s takovou ultralehkou temnou hmotou. Podle jejich modelu by pole temné hmoty ovlivňovalo neutrina dvěma hlavními způsoby.
Zdroj: Youtube.com
Za prvé by docházelo k časovým změnám, kdy by pole temné hmoty, které by se chovalo jako pomalá vlna, způsobovalo malé změny hmotnosti neutrin v čase. To závisí na frekvenci vlny, která souvisí s hmotností částic temné hmoty.
Ve druhém případě ovlivňují interakci neutrina s oscilujícím polem temné hmoty vesmírné efekty, umístění detektorů neutrin na Zemi, poloha Slunce a pohyb planety ve vesmíru.
Tyto faktory, jak uvádí studie, by mírně změnily pravděpodobnost oscilace neutrin z jednoho typu na druhý (např. z elektronového neutrina na mionové neutrino). Své předpovědi pak porovnali se skutečnými údaji z experimentu KamLAND v Japonsku, detektoru neutrin, který shromažďuje již léta přesná měření z přírodních i umělých zdrojů.
Výsledek studie přinesl další otázky
Pomocí simulací a porovnávání teoretických signálů s pozorováními KamLANDu tým hledal jakékoli náznaky, které by odpovídaly očekávaným vzorcům zdroje hmoty ovlivněného temnou hmotou. Tento přístup také porovnali s použitím jiných neutrinových experimentů, včetně experimentů měřících sluneční neutrina a oscilace na krátké a dlouhé základně (experimenty, které sledují neutrina na různých vzdálenostech).
„Vytvořili jsme rámec, v němž malá hmotnost neutrin vyplývá z jejich interakce s temným sektorem, a poté jsme důsledně otestovali, zda lze takové spojení zjistit pomocí stávajících dat o neutrinech, včetně experimentů s oscilacemi neutrin na krátké a dlouhé dráze a měření slunečních neutrin,“ vysvětlil Luca Visinelli, spoluautor studie. Naše výsledky naznačují, že takový původ hmotností neutrin v temném sektoru současná data nepotvrzují.“
Problémem je, že tento závěr ještě více prohloubil záhadu neutrin. Nyní je mnohem pravděpodobnější, že hmotnosti neutrin mají původ, který nedokážeme vysvětlit, ať už proto, že jsme neobjevili vědecké pozadí, nebo proto, že se zabýváme jinou fyzikou.
Dřívější teorie spojující hmotnost neutrin s temnou hmotou dávala vědcům naději, že objev ultralehké temné hmoty vyřeší i záhadu hmotnosti neutrin. Zjištění však tuto myšlenku vylučují a naznačují, že pokud takové interakce existují, měly by již zanechat detekovatelné stopy v datech oscilací, a to se nestalo.
Zdroj: Youtube.com
Tím se tedy dostáváme zpět do bodu nula. Vědci nyní nevědí, co vlastně dává neutrinům jejich hmotnost. Ačkoli se to může zdát jako slepá ulička, ve skutečnosti to představuje průlom. Tím, že studie vylučuje populární teorii, pomáhá vědcům zúžit možnosti a zaměřit jejich pozornost na slibnější cesty, možná zahrnující nové částice nebo síly mimo standardní model, ale nesouvisející s temnou hmotou.
Techzpravy.cz
Sport - Aktuálně.cz|
NESPECHEJ.cz|
KINOTIP2.cz|
SportWin|