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Crédito: CC0 Public Domain
Neutrinos vêm em três sabores compostos por uma mistura de três massas de neutrinos. Embora as diferenças entre as massas sejam conhecidas, pouca informação estava disponível sobre a massa das espécies mais leves até agora.
É importante entender melhor os neutrinos e os processos através dos quais eles obtêm sua massa, pois eles podem revelar segredos sobre astrofísica, incluindo como o Universo é mantido unido, por que ele está se expandindo e de que matéria escura é feito.
O primeiro autor, Dr. Arthur Loureiro (UCL Física & Astronomia), disse: "Cem bilhões de neutrinos voam através do seu polegar do Sol a cada segundo, mesmo à noite. Esses são fantasmas muito fracos e interativos dos quais sabemos pouco. O que fazemos O que se sabe é que, à medida que se movem, eles podem mudar entre os três sabores, e isso só pode acontecer se pelo menos duas de suas massas forem diferentes de zero. "
"Os três sabores podem ser comparados a sorvetes onde você tem uma colher contendo morango, chocolate e baunilha. Três sabores estão sempre presentes, mas em proporções diferentes, e a taxa variável - e o comportamento estranho da partícula - só pode ser explicada por neutrinos tendo uma massa ".
O conceito de que os neutrinos têm massa é relativamente novo com a descoberta em 1998, ganhando o Professor Takaaki Kajita e o Professor Arthur B. McDonald o Prêmio Nobel de Física 2015. Mesmo assim, o Modelo Padrão usado pela física moderna ainda precisa ser atualizado para atribuir uma massa aos neutrinos.
O estudo, publicado hoje na Physical Review Letters por pesquisadores da UCL, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Institut d'Astrophysique de Paris e Universidade de São Paulo, estabelece um limite máximo para a massa do neutrino mais leve pela primeira vez. A partícula poderia tecnicamente não ter massa, pois um limite inferior ainda está para ser determinado.
A equipe usou uma abordagem inovadora para calcular a massa de neutrinos usando dados coletados por cosmólogos e físicos de partículas. Isso incluiu o uso de dados de 1,1 milhões de galáxias do BOSS (Spary Oscillation Spectroscopic Survey) para medir a taxa de expansão do Universo e as restrições de experimentos com aceleradores de partículas.
"Utilizamos informações de uma variedade de fontes, incluindo telescópios baseados no espaço e no solo, observando a primeira luz do Universo (a radiação de fundo cósmica de microondas ), estrelas explodindo, o maior mapa tridimensional de galáxias no Universo, aceleradores de partículas, reatores nucleares, e mais ", disse o Dr. Loureiro.
"Como os neutrinos são abundantes, mas minúsculos e indescritíveis, precisávamos de todo o conhecimento disponível para calcular sua massa e nosso método poderia ser aplicado a outras grandes questões intrigantes cosmologistas e físicos de partículas."
Os pesquisadores usaram as informações para preparar uma estrutura para modelar matematicamente a massa de neutrinos e usar o supercomputador da UCL, Grace, para calcular a massa máxima possível do neutrino mais leve em 0,086 eV (95% CI), o que equivale a 1,5 x 10-37 kg. Eles calcularam que três sabores de neutrinos juntos têm um limite superior de 0,26 eV (IC 95%).
Segundo autor, Ph.D. O estudante Andrei Cuceu (UCL Física & Astronomia), disse: "Nós usamos mais de meio milhão de horas de computação para processar os dados; isso equivale a quase 60 anos em um único processador. Este projeto empurrou os limites para análise de big data em cosmologia "
A equipe diz que entender como a massa de neutrinos pode ser estimada é importante para futuros estudos cosmológicos, como DESI e Euclides, que envolvem equipes de toda a UCL.
O Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI - Dark Energy Spectroscopic Instrument) estudará a estrutura em grande escala do universo e seus conteúdos de energia escura e matéria escura com alta precisão. Euclides é um novo telescópio espacial que está sendo desenvolvido com a Agência Espacial Européia para mapear a geometria do Universo escuro e a evolução das estruturas cósmicas.
O professor Ofer Lahav (UCL Física e Astronomia), co-autor do estudo e presidente dos Consórcios do Reino Unido da Dark Energy Survey e DESI, disse: "É impressionante que o agrupamento de galáxias em enormes escalas possa nos dizer sobre a massa de o mais leve neutrino, um resultado de importância fundamental para a física.Este novo estudo demonstra que estamos no caminho para realmente medir as massas de neutrinos com a próxima geração de grandes levantamentos de galáxias espectroscópicas, como DESI, Euclides e outros ".
Arthur Loureiro et al., "Sobre o limite superior de massas de neutrinos a partir de observações cosmológicas combinadas e experimentos de física de partículas" será publicado na Physical Review Letters na quinta-feira, 22 de agosto de 2019.
Fonte: Physics.Org
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R.M. Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de
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