Teaduse suuri saavutusi seostatakse tihti ühe inimese geniaalse mõttelennuga, kuid enamasti on niisugune vaade kohatu; valdav osa kaasaja teadusartikleid käsitleb suure hulga inimeste süstemaatilise töö tulemusi. Enamik teadusartikleid füüsikas sisaldavad uute katse- või vaatlustulemuste analüüsi. Siiski, on ka erandeid. Niisuguseks erandiks on kahtlemata äsja ilmunud artikkel mainekas ajakirjas Physical Review Letters, mis kasvas välja küsimusest, mille Manchesteri Ülikooli doktorant Mika Vesterinen esitas ühes suvekoolis Fermilabis töötavale Scott Dodelsonile. Sisuliselt võiks see kõlada: "Kuidas mõjutab neutriinode mass meie arusaama Suure Paugu järel eraldunud neutriinode reliktkiirgusest?" Selle küsimuse olulisuse mõistmiseks on vaja veidi taustateadmisi.
Vaatlusandmed kinnitavad, et kogu universum paisub, st. suurtes mastaapides kaugenevad objektid üksteisest seda kiiremini, mida kaugemal nad üksteisest asuvad. Niisugune teadmine pärineb juba pea sajandi tagusest ajast, mil hakati mõõtma kaugete objektide eemaldumise ja kauguse seost. See viib aga mõttele, et kunagi pidid need taevakehad väga lähestikku asetsema, koguni ühes punktis. Seda hetke teataksegi Suure Pauguna. Ilmselt asus kogu universumi aine vahetult pärast seda hetke väga tihedalt koos ja oli ülikuum – nii kuum, et aine koostisosad ei püsinud aatomitena koos, vaid põrkasid alatasa ja neelasid-kiirgasid valgusosakesi – footoneid. Paisudes aine jahtus ja arvutuste kohaselt umbes 380 000 aastat hiljem said footonid vabaks selles mõttes, et nad said hakata pikki vahemaid läbima ilma kusagil neeldumata. Nende footonite kiirgus jäi ilmaruumi levima ja praegu saadakse selle mõõtmisest olulist teavet varajase universumi kohta. Loomulikult huvitab teadlasi alghetkele veelgi lähem aeg. Looduses leiduvad ka osakesed, mis "tunnevad" muud ainet enda ümber palju nõrgemini kui footonid ning said universumi algusaja kosmilisest supist vabaks juba enne footoneid – neutriinod. Neutriinode reliktkiirguse uurimine tundub väga ahvatlev, kuid paraku on neutriinosid väga raske tuvastada selsamal põhjusel, et nad peaaegu ei tunnista midagi, mis nende teele jääb. Ehkki neutriinode reliktkiirguse kaardistamine sarnaselt footonite omaga pole praegu võimalik, ei tohiks seda lootusetuks unistuseks pidada.
Seni on peetud loomulikuks, et kuna neutriinode reliktkiirgus tekkis footonite omast varem, on sel olnud enam aega levida ja seega jõuab see meieni ka kaugematest universumi piirkondadest. Eelmisesse väitesse on aga vaikimisi sisse kirjutatud eeldus, et neutriinod liiguvad valguse kiirusel. Juba kümne aasta eest tehti kindlaks, et neutriinodel erinevalt footonitest peab olema väike mass ja seega nad ei saa liikuda päris valguskiirusel. Näib, et enne Mika Vesterineni küsimust ei taibanud keegi arvutada, kui kaugelt siis ikkagi massiga neutriinode reliktkiirgus meieni jõuab. Arvutus näitab, et reliktneutriinod pärinevad hoopis lähemalt, kui footonite reliktkiirgus; kaugustelt, kus juba suudetakse vaadelda galaktikaid, kuid ajast, mil seal veel galaktikaid polnud tekkinud. Ja mis siis? võiks küsida. Seni ei ole selge, miks galaktikad ja nende parved on tekkinud just sinna, kus nad on. Peamise seletusena räägitakse tumeainest, mis mõjutab harilikku ainet ainult gravitatsiooni vahendusel. Seega ei osalenud tumeaine ka kosmilise supi ühtlustavas virrvarris universumi varajases nooruses ja sai juba varem koguneda klompideks, kuhu hiljem kogunes harilik aine. Kui me suudaks tuvastada, et neutriinode reliktkiirguse intensiivsuse jaotus vastab nähtavate galaktikate jaotusele taevalaotusel, oleks see tõendiks mingi hilisemaid arenguid mõjutanud struktuuri olemasolust veel enne kui harilik aine hakkas korrapäraselt kogunema.
Allikad:
1. Phys. Rev. Lett. 103, 171301: Cosmic Neutrino Last Scattering Surface
2. Physical Review Focus: So Close, yet So Far
Toimetas Erik Randla
Leave a Reply