科學網—PRL:英科學家測算出中微子質量上限

2020-11-25 科學網
通過分析宇宙星系3D圖像
PRL:英科學家測算出中微子質量上限

 

據英國倫敦大學學院網站6月22日報導,該校宇宙學家通過對宇宙星系3D圖像的觀察分析,測定出中微子的質量不超過0.28電子伏特。報導稱,這是截至目前最精確的中微子質量測量值。該方法的運用使人類向最終準確測定中微子質量又邁進了一步。相關研究論文將發表在即將出版的《物理評論快報》(PRL)上。

 

中微子,又被稱為原子中的「鬼粒子」、宇宙間的「隱身人」。它們極小極輕,很難捕捉,雖然已證明其具有質量,但要對其質量進行測定卻十分困難。

 

報導稱,倫敦大學學院的宇宙學家採用了新的方法,即通過對宇宙星系的顏色測量估算出星系間的距離,然後結合巨型3D星系地圖和大爆炸後的溫度波動信息(即宇宙微波背景輻射),計算出中微子質量的一個最小上限:不超過0.28電子伏特,該數值還不到一個氫原子質量的十億分之一。

 

該研究基於以下原理:宇宙中的物質會自然而然地形成「團」和星系群,而大量的中微子會對這些宇宙物質產生巨大的累積影響。中微子極輕,它們在宇宙中以極高的速度穿梭,這種運動會對宇宙中的物質「團」產生「趨於平滑」的作用。通過對宇宙中星系分布情況的分析(比如星系趨於平滑的程度),科學家就能計算出中微子質量的上限。而這種算法的核心則依賴於有史以來最大的星系3D圖像——Mega-Z,它涵蓋了斯隆數字巡天計劃所記錄的超過70萬個星系,使得最大程度地測量已知宇宙成為可能。

 

該論文的作者、英國倫敦大學學院的肖恩·託馬斯博士指出,雖然中微子不足宇宙中物質的1%,但它們卻是宇宙模型的重要組成部分,其對宇宙的影響是令人驚異的。英國倫敦大學學院天體物理學學會負責人奧佛爾·拉烏教授則指出,在關於神秘的暗物質的所有假想中,中微子是迄今為止唯一能夠證明暗物質實際存在的例子,而通過對星系大尺度分布狀況的分析來測量中微子的質量,則是一個非凡的成就。

 

託馬斯博士表示,通過更大規模的宇宙調查分析,比如正在進行的國際暗能量調查行動,將會得到關於中微子質量的更加準確的數據,其上限值也許僅有0.1電子伏特。

 

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