頭條︱捕捉宇宙創生時的中微子

編輯︱趙趙

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自大爆炸後380000年起，宇宙最古老的光線已經一刻不停地狂奔了138.2億年。這些光，即所謂的宇宙微波背景（cosmic microwave background，CMB），成為了天文學家熟悉的狩獵場，用來幫助他們理解早期宇宙。不幸的是，CMB也阻礙了我們了解宇宙最早的那數十萬年。現在，通過捕捉產生於宇宙生後1秒的中微子，天文學家認為他們已經窺探到CMB出現之前的故事了。

中微子是一種沒有電荷、質量非常小的基本粒子，它們在大爆炸後立刻逃離現場。中微子行蹤隱蔽，能夠悄然穿過幾乎所有物理障礙，而不和一般物質相互作用。在極其偶然的情況下，它們會撞上光子，並且對光子這種粒子的溫度產生極其微小的影響。最近，美國加利福尼亞大學戴維斯分校的天文學家在由歐州空間局（European Space Agency）普朗克衛星（Plank satellite）製作的CMB圖中注意到了這種溫度的變化。他們在最近發表於《物理評論快報》（Physics Review Letters）的文章中描述了這種「宇宙中微子背景」（cosmic neutrino background）。

幾十年前，大爆炸模型預言了宇宙中微子背景，但這次的間接觀測是迄今為止最有力的證據。這項發現「為我們了解宇宙又打開了一扇窗」，勞倫斯· M · 克勞斯（Lawrence M. Krauss）說。克勞斯是美國亞利桑那大學宇宙學計劃（Cosmology Initiative）的聯席負責人，並沒有參與這項研究。在研究中，粒子界的奇葩——中微子的性質也得到限制。例如，研究證明，和其他粒子一樣，一個中微子不能和另一與之相同的中微子發生反應。否則，它們在CMB中留下的信號將和目前觀測到的有所差別。

更加深入的探測或許可以解釋，為什麼宇宙中粒子與反粒子的比例為100億比1。這種不對稱起源於早期宇宙，科學家認為這和神秘的中微子不無關係。「因為我們對中微子所知甚少，在對其進行物理分析時你可以發揮更多的創造力，」 這項研究的參與者，勞埃德· 諾克斯（Lloyd Knox）說。儘管對這些粒子的直接探測難如登天，諾克斯預計，來自宇宙學觀測的蛛絲馬跡將有利於解開圍繞在中微子周圍的諸多謎團——由此窺探，我們將對宇宙的過去了解更多。

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