宇宙中微子背景辐射

✍ dations ◷ 2025-11-18 19:42:16 #物理宇宙学,宇宙背景辐射

宇宙中微子背景辐射是由大爆炸产生的中微子构成的背景辐射。与宇宙微波背景辐射类似,它们都是大爆炸的余晖。这些中微子有时又称作“残留中微子”。

宇宙微波背景辐射始于宇宙诞生后379,000年,而宇宙中微子背景辐射则起始于宇宙诞生后2秒钟。据估计,宇宙中微子背景辐射的温度大概为7000195000000000000♠1.95 K;每立方厘米宇宙空间就有大约300个残留中微子存在,但因为低能量中微子和正常物质仅有极其微弱的相互作用,宇宙中微子背景辐射极难检测,也许永远无法直接观测。但是有大量间接证据表明,宇宙中微子背景辐射的确存在。

宇宙微波背景辐射的温度已经由实验测定。宇宙中微子背景辐射的温度可以通过理论估计。在中微子同其他物质解耦之前,宇宙主要由中微子、电子、正电子和光子构成,并处于热平衡状态。当温度降低到大约6987400544121750000♠2.5 MeV时,中微子同其他物质发生分离。这时中微子和光子还处在同一温度。当温度进一步下降到电子的质量时,绝大多数电子和正电子发生湮灭,释放出巨大的能量。光子在吸收了这些能量和熵后温度升高。如果我们假设宇宙的熵在电子-正电子湮灭后保持不变,那么光子在电子-正电子湮灭之前和之后的温度比就是今天光子和中微子的温度比。因为

这里的是宇宙的熵,是粒子的有效自由度,是温度。所以

和分别代表电子-正电子湮灭前、后的温度。电子-正电子湮灭后的宇宙温度,即宇宙微波背景辐射的温度。由粒子本身决定:

对光子来说,=2。所以

宇宙微波背景辐射的温度等于7000272500000000000♠2.725 K。所以我们得出宇宙中微子背景辐射的温度约等于7000195000000000000♠1.95 K。

上述讨论仅适用于零静止质量的中微子。

现在发现中微子有三种不同“风味”:电中微子(符号为   ν e {\displaystyle \ \nu _{e}} ≃ 7000304600000000000♠3.046。 因为决定了太初核合成中某些轻元素的丰度,这个量可以用实验决定。通过对宇宙中核素4
He和2
D的观测得出 = 7000314000000000000♠3.14+0.70
−0.65(置信区间=68%)。 这个结果同标准模型得到的理论值相当接近。

宇宙微波背景辐射与中微子背景辐射存在微妙的相互作用。因此,通过观测宇宙微波背景辐射,亦可得到有效中微子类型数量。这为标准理论的预测提供了一个极佳的第三方佐证。通过分析威尔金森微波各向异性探测器五年来的数据、Ia型超新星积累的数据以及对重子声学震荡的研究得出 = 7000434000000000000♠4.34+0.88
−0.86(置信区间=68%)。更灵敏的普朗克探测器有可能会在此基础上将误差降低一个量级。

相关

  • Anterior ethmoidal前筛神经(anterior ethmoidal nerve)为支配鼻腔感觉的神经。该神经源自于鼻睫神经(英语:nasociliary nerve),为三叉神经眼分支的其中一条分支。鼻睫神经在分支出四个分支(由起点到
  • 星或星星,可以指:其它天体详见天体列表。
  • 溶剂清洁剂处理血浆溶剂清洁剂处理血浆(Solvent detergent plasma)是来自许多人的血浆,并且有用溶剂进行处理,以减少其中的病毒。此作法可以让有脂质包膜的病毒失去活性。
  • 简·西蒙斯简·玛莉莲·西蒙斯,OBE(Jean Merilyn Simmons,1929年1月31日-2010年1月22日),英国资深电影女演员,二战期间投身影坛,1950年往美国好莱坞发展,先后参演及主演多部电影作品,代表作有《
  • 准谷物准谷物,也称为假谷物,是和谷物一样可以作为粮食的阔叶植物(非禾本科)。其种子可以磨成粉或是像谷物一样食用。常见的准谷物有苋属植物(尾穗苋、红苋菜、千穗谷)、藜麦及荞麦.
  • 阿卡语阿卡语是阿卡人使用的语言,使用范围分布于中国云南、缅甸掸邦、老挝北部以及泰国北部。西方学者将阿卡语、哈尼语及豪尼语(英语:Honi language)归类于哈尼语支之下,将它们视为彼
  • 旁轴相机旁轴相机(Rangefinder Camera,简称RF),又称旁轴相机,是指取景用的取景窗和拍摄用的镜头光路相互独立的照相机,取景窗所在的光路即为旁轴。由于不需要五棱镜反射光线,旁轴相机相对
  • 澳洲议会(截至2019年5月18日 (2019-05-18)) 执政党   联盟 (35)反对党   澳大利亚工党 (26) 中立议员 (14)   澳大利亚绿党 (9)   保琳·汉森的一个民族 (2)   中间联盟
  • 罗涡泰国中部:泰国北部:泰国南部:罗涡国(或罗斛,Lavo)的历史是在泰王国历史上极其重要的一段。该城邦国大致建立在在昭披耶河下游,以今天的华富里为中心的地域。其历史可回溯到三千五百
  • 鱼干片鱼干片(日语:削り節/けずりぶし ),是一种把鲣鱼干或鲭鱼干、沙丁鱼干、鲔鱼干等,刨成一片一片的调味品。将捕获的鲣鱼去除头部、内脏与放血,将鱼切成适当大小的鱼块,再放到大锅中以