Космологические наблюдения уточняют массу нейтрино

Ученые из Германии и Италии оценили сумму масс трех типов нейтрино, анализируя данные наблюдений по спектру линий Лайман-альфа “леса”. Этот спектр содержит линии поглощения нейтрального водорода для излучения, приходящего от далеких квазаров. Изучение интенсивности этих линий позволяет оценить распределение материи на масштабах до нескольких сотен мегапарсек. Поскольку наблюдениям на разных красных смещения соответствуют разные моменты времени, мы можем проследить эволюцию структур (галактик и скоплений галактик) из материи на протяжении космологического расширения Вселенной. На процесс эволюции влияют и массы нейтрино – частиц, рождающихся в реакциях бета-распада. Всего известно три типа нейтрино, соответствующих трем лептонам – электрону, мюону и тау-лептону – которые могут превращаться друг в друга. Долгое время считалось, что нейтрино являются безмассовыми частицами. Однако, позднее выяснилось, что их масса очень мала – настолько мала, что ее трудно измерить в каких-либо экспериментах на земных ускорителях элементарных частиц. На помощь приходит Вселенная: согласно результатам моделирования спектра Лайман-альфа леса сумма масс всех трех типов нейтрино не превышает 0.16 электронвольт. Предыдущая оценка (0.28 электронвольт) была сделана также из астрофизических наблюдений над распределением галактик во Вселенной. Полученный результат – очередное доказательство тесной связи между физикой элементарных частиц (физикой “очень малого”) с космологией – физикой “очень большого”.

Источник: https://arxiv.org/abs/2011.03050