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星系网中的“幽灵粒子”了解一下!

发布时间:2019-03-12 10:24:55  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:163

      中微子是微小的基本粒子,几乎没有任何质量。虽然个头不及原子,中微子却是自然界数量最多的粒子之一。它们会像幽灵一样悄无声息地穿过人体和墙壁。与被困在蜘蛛网上的苍蝇一样,诡异的中微子也被星系编织的宇宙网缠住。一项新研究发现中微子能够让宇宙结构发生微妙变化。
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      星际及环境演化和会聚计划绘制的图像。
      这项计划模拟了70亿个粒子,描述星系如何形成和演化
      中微子是一种亚原子粒子。它们几乎没有任何质量,像幽灵一样穿过其它物质并且几乎不与其发生任何交互。尽管如此,我们决不能忽视它们的存在。根据一项新研究,神秘莫测的中微子从根本上改变了宇宙的演化进程。
      通过对100多万个星系进行研究,科学家揭示了中微子的引力如何影响大爆炸后首批合并星系的位置。这一研究发现让科学家一瞥大爆炸后最为早期的可观测时刻。研究论文合著者、加州大学圣地亚哥分校的宇宙学家丹·格林表示:“研究结果让我们进一步相信,我们真正了解宇宙如何在大爆炸后一秒钟内演化。
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      大爆炸后宇宙迅速膨胀,温度随之降低
      大爆炸后不久,宇宙就像是一锅由中微子、电子、中子、质子和光子构成的乱糊粥。一秒钟内,中微子——质量最轻并且交互性最弱的粒子——率先与其它物质分离,以接近光速的速度进入不断膨胀的宇宙空间。科学家将首批中微子的分布称之为宇宙中微子背景。
      大约38万年后,宇宙的温度冷却到足够程度,质子和电子聚合成原子,释放出宇宙的第一缕光线——宇宙微波背景。随着原子在引力拖拽下开始聚合,粒子向外扩张的速度减慢。随着时间的推移,星系的规摸逐渐增大,最终形成今天我们在宇宙中看到的星系网。
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      利用欧州航天局的普朗克卫星所获数据绘制的全天地图,展示了大爆炸后37万年的微波背景辐射。当时,宇宙中的微小波动最终孕育出星系团
      通过对宇宙微波背景进行研究,科学家能够一瞥宇宙的最初物质分布。质子和电子并非唯一能够影响宇宙结构的粒子,中微子同样扮演了不可忽视的角色。由于中微子率先逃离“粒子汤”并且几乎不与其它任何物质发生交互,它们在星系网中的位置与原子团略有不同。根据科学家的假设,这会对宇宙的结构产生轻微但可见的影响。
      通过研究120万个星系,科学家确信中微子的引力会对星系网的结构产生些许影响。研究发现刊登在2月25日的《自然-物理学》杂志上。在此之前,科学家只在宇宙微波背景内发现中微子影响的间接线索。格林在接受《生活科学》杂志采访时表示:“这是我们从物质分布和星系获取的第一项证据。”
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      地下1600米的意大利格兰萨索国家实验室,致力于探测中微子
      宇宙微波背景能够提供大爆炸后数十万年的宇宙“快照”,相比之下,宇宙中微子背景则能再现大爆后最初的1000秒,为科学家描绘可观测宇宙的最早期景象。由于只与原子、暗物质,甚至其它中微子发生微弱交互,中微子仍让科学家陷入困惑。新研究揭示了中微子与物质间的微弱交互,可能帮助科学家在地球这个更小尺度下进一步了解难以捉摸的中微子。
      洛斯·阿拉莫斯国家实验室物理学家比尔·路易斯指出:“大尺度和小尺度的中微子研究之间存在密切联系。将大尺度和小尺度研究结合在一切有助于我们进一步了解中微子和宇宙。”路易斯并未参与这项新研究。他在接受《生活科学》杂志采访时说,目前已知的中微子共有三种类型,新研究发现甚至能够帮助科学家确定是否存在另一种类型的中微子。