• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Den kosmiska neutrinobakgrunden skulle berätta mycket om universum, säger forskare
    Japans Super-Kamiokande neutrinodetektor. Kredit:Universe Today

    Läsare av Universe Today är förmodligen redan bekanta med konceptet med den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). Dess överlägsna upptäckt av ett par radioastronomer vid Bell Labs är en astronomisk legend. Under de senaste decennierna har den erbjudit massor av insikter om Big Bang och ursprunget till vårt universum. Men det finns en annan, mindre känd bakgrundssignal som kan vara lika revolutionerande – eller åtminstone tror vi att den är det.



    Den kosmiska neutrinobakgrunden (CvB) har funnits i flera år men har ännu inte hittats, främst för att neutriner är notoriskt svåra att upptäcka. Nu diskuterar en artikel från professor Douglas Scott vid University of British Columbia, utvecklad som en del av en sommarskola om neutrinos som hålls av International School of AstroParticle Physics i den italienska staden Varenna, vad vi skulle kunna lära oss om vi lyckas upptäck CvB så småningom.

    Tidningen är skriven i en nyckfull stil och släpptes på arXiv , så det är oklart om det formellt kommer att granskas av experter (eller om granskarna tar bort bilden av "elefanten i rummet"). Men även om den berör en del avancerad matematik, fokuserar den främst på potentiella saker vi kan lära oss av att analysera CvB.

    Inte överraskande har många av dessa fakta mycket att göra med neutriner. Vi vet fortfarande inte mycket om dem, som Dr. Scott påpekar i sin inledning. Varför finns det tre typer? Hur jämför de med varandra? Och en särskilt smärtsam sak för partikelfysiker är exakt vad deras massor är.

    Fraser intervjuar Dr. Ned Wright om ursprunget till CMB.

    CvB kan ge insikt i alla dessa tre frågor och ännu mer om galaxbildning och själva Big Bang. Låt oss först ta itu med vikten av neutrinos. En av de största frågorna angående vikt är om massorna av de tre typerna av neutrinos är av en "normal" eller "omvänd" hierarki. Dessa två tillstånd ändrar vilken av de tre typerna som är den "minsta". I den normala hierarkin är massan för den tredje neutrinotypen mycket mer än massan för de andra två, som är nästan lika stora. I den inverterade hierarkin är massorna för de två första typerna fortfarande likvärdiga men mycket mer massiva än den för den tredje typen.

    När data väl har samlats in på CvB kan astronomer analysera den förväntade formen av vågformerna baserat på antagandet om endera hierarkin, men ta reda på vilken som passar bättre med de observerbara data. Det är enkelt nog i astronomiska termer, men att samla in dessa data är fortfarande den svåra delen. Men om vi kan begränsa de ekvivalenta massorna av neutriner, skulle vi potentiellt kunna beräkna en annan fundamental kosmologisk parameter – summan av alla deras massor.

    Även om det långsiktiga målet fortfarande är långt borta, kan vissa frågor i större skala besvaras genom att helt enkelt förstå CvB mer allmänt. Mätningar av CvB kan också kompliceras av neutriner från andra källor, till exempel från andra galaxer. Om vi ​​förstod parametrarna för själva CvB skulle vi kunna eliminera den delen av signalen, vilket gör det möjligt för oss att närmare analysera neutriner som ursprungligen emitterades från galaxer utanför vår egen. Med den insikten skulle vi kunna bevisa eller motbevisa vissa antaganden om de tidiga stadierna av galaxbildning, särskilt när det gäller mängden energi de avger.

    CvB kan bidra till vår förståelse av Big Bang.

    Med tanke på att neutriner spelar en roll i allt från vår förståelse av mörk materia till grundläggande frågor om partikelfysik, är det naturligt att mer än en disciplin försöker bestämma dessa faktorer själva. Partikelfysiker, som förlitar sig på högenergikollisioner i partikelacceleratorer snarare än slumpmässiga kollisioner från neutrinos skapade vid sidan av universum, försöker också förstå deras massa. Dr. Scott tror att ett samarbete mellan astronomer som försöker reta ut CvB:s hemligheter och partikelfysiker som hoppas kunna bygga upp tillräckligt med ett fall för egenskaperna hos dessa svårfångade partiklar från grunden kan vara fördelaktigt. Att tillbringa några veckor i en italiensk villa och diskutera nyanserna i sina områden låter verkligen som ett utmärkt sätt att starta samarbetet.

    Mer information: Douglas Scott, The Cosmic Neutrino Background, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.16243

    Journalinformation: arXiv

    Tillhandahålls av Universe Today




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com