Den kosmiske neutrino baggrund ville fortælle os meget om universet, siger forsker
Læsere af Universe Today er sandsynligvis allerede bekendt med konceptet om den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB). Dens serendipitøse opdagelse af et par radioastronomer på Bell Labs er sagen om astronomiske legender. I løbet af de sidste årtier har det budt på masser af indsigt i Big Bang og oprindelsen af vores univers. Men der er et andet, mindre kendt baggrundssignal, der kunne være lige så revolutionerende – eller i det mindste tror vi, det er det.
Den kosmiske neutrino baggrund (CvB) har været anbragt i årevis, men er endnu ikke fundet, primært fordi neutrinoer er notorisk svære at opdage. Nu diskuterer et papir fra professor Douglas Scott fra University of British Columbia, udviklet som en del af en sommerskole om neutrinoer afholdt af International School of AstroParticle Physics i den italienske by Varenna, hvad vi potentielt kunne lære, hvis vi formår at opdage CvB'en til sidst.
Avisen er skrevet i en finurlig stil og blev udgivet på arXiv , så det er uklart, om det formelt bliver peer-reviewed (eller om peer reviewerne vil fjerne billedet af "elefanten i rummet"). Men mens den berører noget avanceret matematik, fokuserer den hovedsageligt på potentielle ting, vi kan lære af at analysere CvB.
Ikke overraskende har mange af disse fakta meget at gøre med neutrinoer. Vi ved stadig ikke meget om dem, som Dr. Scott påpeger i sin introduktion. Hvorfor er der tre typer? Hvordan sammenligner de sig med hinanden? Og en særlig smertefuld ting for partikelfysikere er præcis, hvad deres masser er.
CvB kunne give indsigt i alle disse tre spørgsmål og endnu mere om galaksedannelse og selve Big Bang. Lad os først tage fat på vægten af neutrinoer. Et af de største spørgsmål vedrørende vægt er, om masserne af de tre typer neutrinoer er af et "normalt" eller "omvendt" hierarki. Disse to tilstande ændrer, hvilken af de tre typer, der er den "mindste". I det normale hierarki er massen af den tredje neutrinotype meget mere end massen af de to andre, som er næsten lige store. I det omvendte hierarki er masserne af de to første typer stadig ækvivalente, men meget mere massive end den tredje type.
Når data er indsamlet på CvB, kan astronomer analysere den forventede form af bølgeformerne baseret på antagelsen om enten hierarki, men finde ud af, hvilken der passer bedst til de observerbare data. Det er simpelt nok i astronomiske termer, men at indsamle disse data er stadig den svære del. Men hvis vi kan indsnævre de ækvivalente masser af neutrinoer, kan vi potentielt beregne en anden fundamental kosmologisk parameter - summen af alle deres masser.
Selvom det langsigtede mål stadig er langt væk, kan nogle større spørgsmål besvares ved blot at forstå CvB mere generelt. Målinger af CvB kan også kompliceres af neutrinoer fra andre kilder, såsom fra andre galakser. Hvis vi forstod parametrene for selve CvB, kunne vi eliminere den del af signalet, hvilket giver os mulighed for nærmere at analysere neutrinoer, der oprindeligt blev udsendt fra galakser uden for vores egen. Med den indsigt kunne vi bevise eller modbevise nogle antagelser om de tidlige stadier af galaksedannelse, især med hensyn til mængden af energi, de udsender.
I betragtning af at neutrinoer spiller en rolle i alt fra vores forståelse af mørkt stof til grundlæggende spørgsmål om partikelfysik, er det naturligt, at mere end én disciplin forsøger at bestemme disse faktorer for sig selv. Partikelfysikere, som er afhængige af højenergikollisioner i partikelacceleratorer frem for tilfældige kollisioner fra neutrinoer skabt ved siden af universet, søger også at forstå deres masse. Dr. Scott mener, at et samarbejde mellem astronomer, der søger at afsløre CvB's hemmeligheder, og partikelfysikere, der håber på at bygge nok af en sag for egenskaberne af disse undvigende partikler fra bunden, kunne være gavnligt. At tilbringe et par uger i en italiensk villa og diskutere nuancerne i deres felter lyder bestemt som en glimrende måde at sætte gang i det samarbejde.
Flere oplysninger: Douglas Scott, The Cosmic Neutrino Background, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.16243
Journaloplysninger: arXiv
Leveret af Universe Today
Sidste artikelHubble ser på dværggalaksen LEDA 4216
Næste artikelForårsjævndøgn er her. Hvad betyder det?
Varme artikler
-
Undersøgelse kaster mere lys over egenskaberne af åben klynge IC 1434Findekort over stjernerne inden for IC 1434. Kredit:Hendy et al., 2021. Astronomer har udført en detaljeret fotometrisk og kinematisk undersøgelse af en åben klynge kendt som IC 1434. Resultaterne -
Billede:Orion besætningsmodul i gang med gendannelsestestKredit:NASA/Bill White U.S. Navy-dykkere og andet personale i et stift skrog Zodiac-båd har knyttet tøjler til en testversion af Orion-besætningsmodulet under Underway Recovery Test 5 i Stillehave -
Billede:Cassinis sidste langdistance-Saturn-udsigtKredit:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute Med dette synspunkt, Cassini fangede et af sine sidste kig på Saturn og dens hovedringe på afstand. Saturn-systemet har været Cassinis hjem i 13 år, -
Båndet afslører mysteriet om Jupiters magnetiske ækvatorDette billede er et kort over den infrarøde lysstyrke for H3+ -ioner øverst i Jupiters atmosfære afslører, hvor kompleks ionosfæren er. De to hvide områder øverst og nederst er planetens strålende aur
- Taxachauffører i Athen strejker i Uber-protest
- NASAs ECOSTRESS registrerer Amazon-brande fra rummet
- Små thrustere demonstrerer en evne, der er nødvendig for at detektere gravitationsbølger
- At sætte fotoner i fængsel
- Brug af polymere membraner til at rense industrielle adskillelser
- Vi har endelig optaget brummen på bunden af havet