Un grup d'investigadors de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC) –centre mixt CSIC/Universitat de València, en el Parc Científic de la institució acadèmica- lidera un estudi que determina la restricció més precisa obtinguda fins a la data de la massa dels neutrins amb dades de distribució de galàxies en l'Univers. La principal conclusió és que la suma de les masses dels tres tipus de neutrins que existeixen no representa més del 6 per mil del total de la massa-energia del cosmos, d'on es dedueix que la massa d'aquesta partícula no ha d'excedir de 0,26 electronvolts, dos milions de vegades inferior a la massa de l'electró.
Determinar amb precisió la influència de la massa dels neutrins en l'Univers és fonamental per a estudiar la seua evolució, ja que fins fa poc es creia que aquestes partícules mancaven de massa i, per tant, no apareixia en els models cosmològics. Aquesta anàlisi representa un avanç en la comprensió de les propietats d'aquestes partícules a partir de mesuraments cosmològics.
L'anàlisi, que es troba disponible en el repositori digital arXiv (http://arxiv.org/PScache/arxiv/pdf/1201/1201.1909v1.pdf) i s'ha enviat per a la seua publicació en Astrophysical Journal, es basa en dades obtingudes d'una selecció de 900.000 galàxies lluminoses, que poblen la major part de l'espai i que són molt utilitzades per a estudiar la distribució espacial de galàxies. Aquesta selecció procedeix de les galàxies analitzades fins a ara per l'experiment BOSS, que forma part del Sloan Digital Sky Survey (SDSS)-III. SDSS es va iniciar en 2000 i des dels seus començaments ha examinat més d'una quarta part del cel nocturn i produït el mapa en color de l'Univers en tres dimensions més gran mai realitzat.
Amb la informació de la distribució de les galàxies, obtinguda per la col•laboració internacional BOSS usant un telescopi situat en l'Apatxe Point Observatory en Nou Mèxic (EUA), s'han produït els càlculs més precisos fins a la data de com la matèria es va agrupar en cúmuls durant les etapes intermèdies de l'evolució de l'Univers. A més, en una anàlisi liderada pels investigadors de l'Institut de Física Corpuscular Roland de Putter, Olga Mena i Elena Giusarma, s'han utilitzat aquestes dades per a produir l'estudi més precís realitzat fins a la data del pes dels neutrins en relació al total de l'Univers.
Els neutrins són partícules elementals molt lleugeres que tot just interactuen amb la matèria. Un neutrí dels tres tipus que existeixen pot travessar 200 Terres i romandre inalterat. Per això, la seua detecció és extremadament difícil. Fins que es va mesurar el que es coneix com “oscil·lació dels neutrins”, la transformació d'un tipus a un altre durant el seu recorregut, es va pensar que no tenien massa. Aquesta, no obstant això, segueix sense conéixer-se. A més, acceptar que els neutrins tenen massa implica grans canvis en els models utilitzats per a considerar l'evolució de l'Univers, ja que és una de les partícules més abundants en el cosmos.
L'anàlisi realitzada pel grup d'investigació espanyol ha descobert que la massa dels neutrins no representa més del sis per mil del contingut total de massa i energia en l'Univers. Aquest paràmetre està directament relacionat amb la suma de les masses dels tres tipus de neutrins que hi ha, la mesura dels quals encara no s'ha realitzat. Així, el grup de l’IFIC ha determinat que el límit superior per a la suma de les masses dels neutrins ha de ser inferior a 0,26 eV (electronvoltios). Per a comparar, un electró té una massa d'uns 511 keV (kiloelectonvolts), és a dir 511.000 eV, o siga, que un electró pesa dos milions de bressols més que els tres neutrins junts.
“Aquesta és la restricció més precisa fins a la data a la massa dels neutrins amb dades de distribució de galàxies, i representa un gran pas en la comprensió de propietats de les partícules a partir de mesuraments cosmològics”, explica Olga Mena. “Per experiments de física de partícules 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 es pot arribar a una detecció cosmològica de la massa del neutrí, la qual cosa és summament interessant”, argumenta Roland de Putter, també en la Universitat de Barcelona.
Aquests resultats van ser presentats ahir dimecres 11 de gener en la reunió anual de la Societat Astronòmica Americana, que se celebra del 8 al 12 de gener en Austin (Texas). El grup de l’IFIC de València participa també en altres dos estudis realitzats amb dades de l'experiment BOSS. Un d'ells utilitza la distribució d'aquestes galàxies per a determinar amb precisió els paràmetres que descriuen el que es diu “Univers Lambda CDM”, un univers amb geometria plana, una constant cosmològica i matèria fosca freda. Aquesta constant cosmològica representaria l'energia fosca responsable de l'expansió accelerada de l'univers.
L'altre tracta de la cridada “Oscil·lació Acústica Bariònica”, un senyal que es pot utilitzar per a amidar amb precisió la història de l'expansió de l'Univers. L'oscil·lació acústica bariònica és una relíquia de les ones de so que van viatjar per l'Univers primerenc quan era “una sopa” de partícules (barions i fotons) calent, uns 300.000 anys després del Big Bang. Les diferències en la densitat d'aquesta “sopa calenta” que van crear les ones de so van deixar la seua signatura com variacions estadístiques en la distribució de la llum, detectables com variacions de temperatura en el Fons Còsmic de Microones i en la distribució dels barions, detectable en els cartografiats de galàxies a gran escala.
L'experiment BOSS cerca aquest senyal d'Oscil·lació Acústica mesurant el corriment roent” (canvi en la longitud d'ona de la llum que emeten les estrelles que serveix per a amidar la seua distància) de l'espectre individual de milions de galàxies amb tècniques de espectroscòpia. Per a quan finalitze el projecte, en 2014, es pretén haver analitzat 1,5 milions de galàxies lluminoses roges, i per a 2012 es preveuen els primers resultats utilitzant aquesta tècnica. Mentrestant, l'estudi fotomètric del SDSS utilitza moltes de les mateixes galàxies roges analitzades per BOSS, encara que deduint la seua corriment roent usant fotometria, és a dir, determinant la seua lluentor en cinc colors distints.
“És una oportunitat única, que ens permetrà conèixer molt millor la naturalesa de l'energia fosca, i ens dirà si és només una constant cosmològica o és altra cosa, com un camp escalar o una modificació de la gravetat a escales ultragrans de longitud", diu Olga Mena. Entre les institucions participants en la tercera fase del SDSS, en la qual s'inclou l'experiment BOSS, està l'Institut de Astrofísica de Canàries, l'Institut de Física Corpuscular, l'Institut de Astrofísica d'Andalusia i la Universitat de Barcelona.
Data d'actualització: 12 de de gener de 2012 09:42.
Llista de notícies
