Seperti lalat yang terperangkap dalam jaring laba-laba sutra, partikel hantu yang dikenal sebagai neutrino terjerat dalam jaring kosmik galaksi.
Mereka hampir tidak memiliki massa. Mereka lulus seperti penampakan subatomik melalui materi lain, nyaris tidak berinteraksi dengannya.
Namun, partikel-partikel misterius ini secara fundamental telah mengubah jalannya alam semesta, ungkap penelitian baru.
Melihat lebih dari 1 juta galaksi, para ilmuwan menentukan bagaimana gravitasi neutrino secara halus mempengaruhi lokasi di mana galaksi pertama bersatu setelah Big Bang. Hasilnya memberikan gambaran sekilas tentang apa yang para ilmuwan pikirkan sebagai momen teramati paling awal setelah Big Bang.
Hasil baru "menambah kekuatan keyakinan kita bahwa kita benar-benar memahami bagaimana alam semesta berevolusi dari sekitar satu detik setelah Big Bang dan seterusnya," kata rekan penulis studi Dan Green, seorang kosmolog di University of California San Diego.
Dari kekacauan panas ke web hantu
Tak lama setelah Big Bang, alam semesta berantakan berantakan neutrino, elektron, neutron, proton dan foton. Satu detik masuk, neutrino - yang paling ringan dan paling sedikit berinteraksi dari partikel - adalah yang pertama terpisah dari sisa materi, dan meluncur keluar ke ruang angkasa yang mengembang dengan kecepatan cahaya yang hampir sama. Para ilmuwan menyebut distribusi neutrino pertama ini sebagai latar belakang neutrino kosmik.
Maju cepat sekitar 380.000 tahun, dan alam semesta cukup dingin sehingga proton dan elektron membeku menjadi atom dan melepaskan cahaya pertama alam semesta - latar belakang gelombang mikro kosmik. Ekspansi luar yang cepat dari partikel melambat ketika atom, terseret oleh gravitasi, mulai mengumpul. Lembur, galaksi diunggulkan di rumpun dengan kepadatan lebih besar, akhirnya membentuk jaring galaksi yang terlihat di seluruh jagat raya saat ini.
Latar belakang gelombang mikro kosmik dapat memberikan sekilas distribusi awal materi di alam semesta yang cukup awal. Tetapi proton dan elektron bukan satu-satunya hal yang mempengaruhi struktur alam semesta - neutrino juga berperan.
Karena neutrino pertama kali meninggalkan sup partikel dan hampir tidak berinteraksi dengan apa pun sejak itu, mereka berakhir di lokasi yang sedikit berbeda dari rumpun atom. Ini, para ilmuwan berhipotesis, meninggalkan sedikit efek tetapi terlihat pada struktur web kosmik. Dengan mempelajari 1,2 juta galaksi, para ilmuwan mengkonfirmasi bahwa gravitasi neutrino sedikit mengubah struktur jaring. Hasilnya dipublikasikan 25 Februari dalam jurnal Nature Physics.
Sebelumnya, para ilmuwan hanya melihat petunjuk tidak langsung dari efek neutrino dalam latar belakang gelombang mikro kosmik. "Ini adalah bukti pertama dari distribusi materi dan galaksi," kata Green kepada Live Science
Sementara latar belakang gelombang mikro kosmik memberikan gambaran tentang alam semesta setelah beberapa ratus ribu tahun, latar belakang neutrino kosmik dapat menciptakan kembali ribuan atau lebih detik pertama, menawarkan tampilan paling awal di alam semesta yang dapat diamati.
Hari ini, neutrino terus menghindari ilmuwan yang mempelajarinya, karena mereka berinteraksi sangat lemah dengan atom, materi gelap dan bahkan neutrino lainnya. Hasil baru, yang menunjukkan interaksi lemah antara neutrino dan materi, juga dapat membantu para ilmuwan lebih memahami partikel yang sulit dipahami ini pada skala yang lebih kecil di Bumi, kata Green kepada Live Science.
"Ada hubungan erat antara studi neutrino skala besar dan kecil," kata Bill Louis, seorang ahli fisika di Laboratorium Nasional Los Alamos yang tidak terlibat dalam penelitian baru. "Menggabungkan studi skala besar dan skala kecil akan membantu kita memahami lebih banyak tentang neutrino dan kosmologi."
Penemuan ini bahkan dapat membantu menentukan apakah ada jenis neutrino selain tiga yang sudah diketahui, kata Louis kepada Live Science.
