El helio de un globo es el mismo gas que lo hace elevarse. Pero mucho antes de los globos, el helio apareció en los primeros minutos después del Big Bang. Su cantidad exacta en el universo es como una huella dactilar: con ella se puede saber cuántos tipos de neutrinos (partículas fantasma que atraviesan las paredes) existen.
Los astrónomos han encontrado una manera de medir esta huella con mayor precisión. Observan nubes lejanas de hidrógeno incandescente donde casi no hay elementos pesados; tales nubes han conservado la composición del universo primitivo. El nuevo método de análisis de espectros obtenidos con el Gran Telescopio Binocular en Arizona permite determinar la proporción de helio con un margen de error de alrededor del 2% para cada nube. Y al seleccionar las mejores nubes, los científicos esperan alcanzar una precisión total del 0,5%.
¿Para qué tanta precisión? El número de tipos de neutrinos en el modelo estándar de la física de partículas es tres. Pero si las mediciones de helio mostraran otro valor, sería una pista de nueva física —por ejemplo, la existencia de neutrinos estériles que no interactúan con la materia. Así que el recuento preciso del helio en el gas antiguo es una prueba de los fundamentos mismos de nuestra comprensión del mundo.
tal como lo escribieron los autores, en inglés 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%.
El helio se encontró primero en el Sol, no en la Tierra: en 1868, los astrónomos vieron una línea desconocida en el espectro de la luz solar y nombraron el elemento en honor a Helios, el dios griego del Sol.
En la novela 'Solaris' de Stanisław Lem, el océano del planeta está compuesto por una forma desconocida de materia; las mediciones precisas de la composición cósmica podrían ayudar a distinguir la materia ordinaria de la exótica.