الهيليوم في بالون الهواء هو الغاز الذي يجعله يرتفع. لكن قبل البالونات بزمن طويل، وُلد الهيليوم في الدقائق الأولى بعد الانفجار العظيم. كميته الدقيقة في الكون هي بمثابة بصمة إصبع: يمكننا من خلالها معرفة عدد أنواع النيوترينوات (الجسيمات الشبحية التي تخترق الجدران) الموجودة.
وجد علماء الفلك طريقة لقياس هذه البصمة بدقة أكبر. إنهم ينظرون إلى سحب بعيدة من الهيدروجين الساخن، حيث تندر العناصر الثقيلة — مثل هذه السحب حافظت على تركيب الكون المبكر. تسمح طريقة جديدة لتحليل الأطياف، التي تم الحصول عليها باستخدام التلسكوب الثنائي الكبير في أريزونا، بتحديد نسبة الهيليوم بهامش خطأ يبلغ حوالي 2% لكل سحابة. وباختيار أفضل السحب، يأمل العلماء في تحقيق دقة إجمالية تبلغ 0.5%.
لماذا هذه الدقة؟ عدد أنواع النيوترينوات في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات هو ثلاثة. ولكن إذا أظهرت قياسات الهيليوم قيمة مختلفة، فسيكون ذلك تلميحًا إلى فيزياء جديدة — على سبيل المثال، وجود نيوترينوات عقيمة لا تتفاعل مع المادة. لذا فإن العد الدقيق للهيليوم في الغاز القديم هو اختبار لأساسيات فهمنا للعالم.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.22232
Extremely low metallicity HII regions have been observed with the goal of determining the primordial helium abundance ($$Y_{\rm p}$$). $$Y_{\rm p}$$, combined with standard big bang nucleosynthesis and the half-life of the neutron, provides a direct measurement of the number of neutrino families, but $$Y_{\rm p}$$ must be measured very precisely to provide meaningful constraints on physics beyond the Standard Model. Here we describe a program to combine new Large Binocular Telescope (LBT) observations with a new analysis methodology to significantly improve the determination of $$Y_{\rm p}$$. The LBT, with its MODS and LUCI instruments, produces spectra, which, when combined with our new analysis methodology, are capable of delivering He abundances in individual HII regions with uncertainties of approximately 2% or less. Archival LBT/MODS spectra of standard stars over a four-year period enable the determination of a wavelength-dependent uncertainty in the MODS spectral response, resulting in improved relative emission line uncertainties. An optimized sample of low-metallicity galaxies has been selected with the goal of producing a determination of $$Y_{\rm p}$$ with a precision of $$\sim$$ 0.5%, sufficient to provide an independent constraint on the effective number of neutrino families of $$\sim$$ 3%.
تم اكتشاف الهيليوم أولاً على الشمس، وليس على الأرض: في عام 1868، رأى علماء الفلك خطًا غير معروف في طيف ضوء الشمس وأطلقوا على العنصر اسم هيليوس — إله الشمس اليوناني.
في رواية «سولاريس» لستانيسلاف ليم، يتكون محيط الكوكب من شكل غير معروف من المادة؛ القياسات الدقيقة للتركيب الكوني يمكن أن تساعد في التمييز بين المادة العادية والمادة الغريبة.