宇宙中微子背景辐射

✍ dations ◷ 2025-10-14 10:25:38 #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

  • 肌苷肌苷(Inosine),也称为次黄苷、次黄嘌呤核苷等。是由次黄嘌呤于核糖结合而成的核苷类化合物。在嘌呤的从头合成(de novo synthesis)中,肌苷酸(IMP)可以作为合成腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)
  • 基础代谢率基础代谢率(英语:basal metabolic rate,首字母缩写BMR)是指在自然温度环境中,恒温动物(比如人)的身体在非剧烈活动的状态下,处于非消化状态,维持生命所需消耗的最低能量。这些能量主
  • 诗节诗节(stanza,与上位概念一共俗称verse),或节、联,是西方诗歌里的一个段落、小节。一个诗节的行数(line)并非固定。下面这首诗共有三个诗节,每个诗节有四行。 .mw-parser-output .tem
  • 性别盲性别盲(英语:Gender-blind)是忽略性别作为人与人之间互动的重要因素的实践。性别盲的人通常主张社会中的性别中立,例如所开展的活动和提供的服务,而不考虑参与者的性别。那些性别
  • 银鲑银鲑,为麻哈鱼属的一个种,为温带鱼类,分布北太平洋区,从俄国远东地区、北海道至阿拉斯加、加利福尼亚湾淡水、半咸水及海域,深度0-250米,本鱼背部为铁蓝色或绿色,腹面白色,背部、上
  • 金 萍金萍(1963年-),回族,中华人民共和国政治人物,河南省青联副主席、河南省影视家协会副主席、省歌舞演艺集团副总经理,第十一届全国政协委员。2008年,当选第十一届全国政协委员,代表中华
  • 仰光爆炸事件仰光爆炸事件是指在1983年10月9日,在缅甸旧首都仰光的昂山将军墓地发生的一宗暗杀事件,目标为时任大韩民国总统全斗焕为首的访问团。在这次事件中,共炸死21名韩国政府人士和缅
  • 西洋参花旗参(学名:)是人参的一种。原产于美国北部到加拿大南部一带,以威斯康辛州为主。美国旧称为花旗国,花旗参由此得名。此外,它又称为洋参、西洋参、野山泡参 、广东人参,为粉光参的
  • 欠部欠部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214个部首中的第七十六个(四划的则为第十六个)。就繁体和简体中文中,欠部归于四划部首。欠部通常从右方均可为部字。且无其他部首可用者将
  • 纵贯线 (南段)纵贯线(南段)是指纵贯线从彰化车站至高雄车站间,由台湾铁路管理局所经营的传统铁路干线,沿途大多为平原及少部分丘陵地形。另外,三线均于拔仔林(今台南市官田区拔林里)渡曾文溪。纵