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天体物理中微子测量的未来

2021-06-07 17:50:30来源:

南极的Keck阵列望远镜的照片,其中包括研究宇宙微波背景的几个设施之一。

一个国际科学家团队发表了一份关于天体物理测量的未来的广泛报告,讨论了在未来十年中衡量微波背景的设施也使科学家能够研究中微子的性质,并导致基本法律的基本洞察力自然。

现代宇宙中最重要的方面之一是宇宙中最大物理结构的性质揭示了最小的性质。最大的结构包括宇宙微波背景辐射(CMBR)中看到的大图案以及早期宇宙中的星系集群的丝状收集和节点;最小的包括难以捉摸的中微子。这些难以检测的颗粒是多十年来认为没有质量并以光的速度行进,如光子(Quanta /颗粒)。他们很难被发现,因为它们只是与其他种类的物质相互作用,主要通过不受影响的问题。

在过去的几十年中,科学家们发现有三种中微子,其实他们都有一些质量。最轻的种类比电子大约一百万倍。轻微中微子有这种宇宙主义重要性的原因是它们中有很多:宇宙中最多的粒子是CMBR光子,在大爆炸的后期创建,但第二大数字是中微子。由于中微子具有一些轻微的质量而光子没有,因此当今它们的大量导致质量密度(或等效,能量密度)至少二十五倍大于CMBR光子。这些颗粒的高密度流过其他宇宙物质而不与其相互作用,倾向于抑制银河系结构的生长(如那些星系的那些丝状收集)。可以测量和量化该趋势。

中微子也影响了另外两个主要研究领域。第一个是对暗物质的理解。虽然中微子本身不是暗物质,但必须理解并占准确研究暗物质的总质量。第二是对基本粒子和力的基本物理学的改善。衡量三种中微子的群众会限制当前的物理模型。由于Neutrinos以物质较弱地相互作用,但是,地球结合的测量非常难以做到,因此,Neutrinos的质量仅在今天大约是已知的,大致是10%的精确度。宇宙测量通过研究它们如何形成宇宙结构,并承诺是获得更准确和精确值的更好方法。

来自世界各地的物理学家和天文学家的国际合作发表了一份关于天体物理中微子测量的未来的广泛报告。CFA天文学家Colin Bischoff和John Kovac是本集团的成员。该报告总结了旨在衡量宇宙中型毒素的影响的几个新的实验项目,期望在未来十年的天文学将能够将群众限制为大约10倍比今天的价值更准确和精确的值表示当前粒子物理学是否是右或需要更换,并阐明暗物质的性质。

出版物:K.N.Abazajian等,“来自宇宙微波背景的中微子物理和大规模结构”,Astrockicle物理,第63卷,2015年3月15日,第66-80页第66-80页; DOI:10.1016 / J.astroPARTPHYS.2014.05.014

研究报告的PDF副本:来自宇宙微波背景和大规模结构的中微子物理

图像:哈佛/ keck阵列