研究人员表示宇宙中微子背景可以告诉我们很多关于宇宙的信息

《今日宇宙》的读者可能已经熟悉宇宙微波背景(CMB)的概念。贝尔实验室的两位射电天文学家偶然发现了它，堪称天文学传奇。在过去的几十年里，它为大爆炸和宇宙的起源提供了大量的见解。但还有另一个不太为人所知的背景信号可能同样具有革命性——或者至少我们认为是存在的。

宇宙中微子背景(CvB)已被提出多年，但尚未被发现，主要是因为中微子很难检测。现在，不列颠哥伦比亚大学的道格拉斯·斯科特教授发表了一篇论文，该论文是意大利瓦伦纳国际天体粒子物理学院举办的中微子暑期学校的一部分，讨论了如果我们设法做到这一点，我们可能会学到什么最终检测到CvB。

这篇论文的写作风格异想天开，并在arXiv上发布，因此目前还不清楚它是否会被正式同行评审(或者同行评审者是否会删除“房间里的大象”的图片)。然而，虽然它涉及一些高等数学，但它主要关注我们可以通过分析CvB学到的潜在知识。

毫不奇怪，其中许多事实与中微子有很大关系。正如斯科特博士在介绍中指出的那样，我们对它们仍然知之甚少。为什么有三种类型?他们之间的比较如何?对于粒子物理学家来说，一件特别痛苦的事情是它们的质量究竟是多少。

CvB可以深入了解所有这三个问题，甚至更多有关星系形成和大爆炸本身的信息。首先，我们来解决中微子的重量问题。关于重量的最大问题之一是这三种中微子的质量是否属于“正常”或“倒置”等级。这两种状态改变了三种类型中哪一种是“最小的”。在正常层次结构中，第三种中微子的质量远大于其他两种中微子的质量，两者几乎相等。在倒转层次结构中，前两种类型的质量仍然相等，但比第三种类型的质量大得多。

一旦在CvB上收集到数据，天文学家就可以根据任一层次结构的假设来分析波形的预期形状，并找出哪一个更适合可观测的数据。从天文学角度来看，这很简单，但收集数据仍然是困难的部分。然而，如果我们能够缩小中微子的等效质量范围，我们就有可能计算出另一个基本的宇宙学参数——它们所有质量的总和。

虽然这个长期目标还有很长的路要走，但一些更大规模的问题可以通过简单地更普遍地理解CvB来回答。来自其他来源(例如来自其他星系)的中微子也可能使CvB的测量变得复杂。如果我们了解CvB本身的参数，我们就可以消除这部分信号，从而使我们能够更仔细地分析最初从我们所在星系之外的星系发射的中微子。有了这种洞察力，我们就可以证明或反驳一些关于星系形成早期阶段的假设，特别是关于它们发射的能量的假设。

CvB可以帮助我们理解大爆炸。

鉴于中微子在从我们对暗物质的理解到粒子物理学的基本问题的各个方面都发挥着重要作用，很自然地，不止一门学科试图自己确定这些因素。粒子物理学家依靠粒子加速器中的高能碰撞，而不是宇宙中产生的中微子的偶然碰撞，他们也在寻求了解中微子的质量。斯科特博士认为，寻求揭开CvB秘密的天文学家和希望从头开始为这些难以捉摸的粒子的特征建立足够的案例的粒子物理学家之间的合作可能是有益的。在意大利别墅度过几周时间讨论各自领域的细微差别听起来无疑是开启合作的绝佳方式。