宇宙微中子背景辐射

✍ dations ◷ 2025-09-18 11:15:29 #宇宙微中子背景辐射
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σ是宇宙的熵,g是粒子的有效自由度,T是温度。所以T0和T1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。g0由粒子本身决定:对光子来说,g1=2。所以宇宙微波背景辐射的温度Tγ等于7000272500000000000♠2.725 K。所以我们得出宇宙中微子背景辐射的温度Tν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}} )、μ中微子(符号为   ν μ {displaystyle nu _{mu }} )和τ中微子(符号为   ν τ {displaystyle nu _{tau }} )。标准模型理论预言有效中微子类型数量为Nν ≃ 7000304600000000000♠3.046。 因为Nν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4He和2D的观测得出Nν = 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Nν。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Nν = 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

  • 流体静力学流体静力学(Hydrostatics)是连续介质力学的分支学科流体力学的子学科。流体静力学研究流体(诸如气体和液体)静止时的现象以及相关力学行为的科学。这样的现象和行为可以用数学表
  • 关节积血关节积血(英语:Hemarthrosis)是指关节内出血。这是血友病的常见症状。通常在损害受伤后发生,但主要在有出血倾向的患者,例如,使用华法林(warfarin,或其他抗凝剂)的患者和血友病患者。
  • 垃圾焚烧垃圾焚烧,或称垃圾焚化,是一种废物处理的方法,通过焚烧废物中有机物质,以缩减废物体积。焚烧与其他高温垃圾处理系统,皆被称为“热处理”。焚化垃圾时会将垃圾转化为灰烬、废气和
  • 华中科技大学武汉中心医院武汉市中心医院,是中华人民共和国一家综合性三级甲等医院,始建于1880年,其前身为汉口天主堂医院。主院区南京路院区位于湖北省武汉市江岸区,另外在江汉区设有后湖院区,以及谌家矶
  • 咽部人类的咽(pharynx),又称咽头,是颈部的一个部分,为一条连接口腔和鼻腔至食道和气管(食道和气管交界)的圆锥形通道,是消化道和呼吸道的交会处。咽头与喉头在解剖学上合称为咽喉。人类
  • 小提琴弓弦乐器,小提琴(英语:Violin)属于四弦的弓弦乐器,是现代管弦乐团弦乐组中最重要的乐器之一,一般在管弦乐作品中会分成第一小提琴与第二小提琴两个声部,小提琴主要的特点在于其辉
  • 地球同步轨道地球同步轨道(英语:Geosynchronous orbit,GSO),卫星的轨道周期等于地球的自转周期,且方向亦与之一致,见同步轨道。轨道平面与地球赤道平面重合,即卫星与地面的位置相对保持不变,则称
  • 法布里丘斯约翰·克里斯蒂安·法布里丘斯(丹麦语:Johann Christian Fabricius,1745年1月7日-1808年3月3日)是一位丹麦昆虫学家,因通过昆虫的口器进行昆虫分类的研究而知名。出生于丹麦南部城
  • 法拉欣费拉(英语:Fellah,阿拉伯语:فلاح‎ (单数) فلاحين‎ (众数))是埃及在古埃及文明被基督教文明和阿拉伯文明取代以后,仍继续在尼罗河冲击河谷及中东其他地方耕耘的,主要带
  • 荷西战役鸡笼之战(又称为第二次圣萨尔瓦多城战役、圣救主城之战、圣救主城荷西浴血战),是1642年荷兰东印度公司为从西班牙帝国手中夺取北台湾统治权,所发动之战争。由于双方战力相差过大