Гелий в воздушном шарике — тот самый газ, который заставляет его взлетать. Но задолго до шариков гелий появился в первые минуты после Большого взрыва. Его точное количество во Вселенной — как отпечаток пальца: по нему можно узнать, сколько видов нейтрино (частиц-призраков, проходящих сквозь стены) существует.
Астрономы нашли способ измерить этот отпечаток точнее. Они смотрят на далёкие облака раскалённого водорода, где почти нет тяжёлых элементов — такие облака сохранили состав ранней Вселенной. Новый метод анализа спектров, полученных на Большом бинокулярном телескопе в Аризоне, позволяет определять долю гелия с погрешностью около 2% для каждого облака. А отобрав лучшие облака, учёные надеются достичь общей точности 0,5%.
Зачем такая точность? Число видов нейтрино в Стандартной модели физики частиц равно трём. Но если измерения гелия покажут другое значение, это будет намёком на новую физику — например, на существование стерильных нейтрино, которые не взаимодействуют с веществом. Так что точный подсчёт гелия в древнем газе — это проверка самых основ нашего понимания мира.
как её написали авторы, на английском 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%.
Гелий сначала нашли на Солнце, а не на Земле: в 1868 году астрономы увидели неизвестную линию в спектре солнечного света и назвали элемент в честь Гелиоса — греческого бога Солнца.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты состоит из неизвестной формы материи; точные измерения космического состава могли бы помочь отличить обычную материю от экзотической.