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    龐學林搖頭笑道：“喬教授，太陽中微子中確實存在這種惰性中微子，但是惰性中微子在轉化過程中，存在的時間很短，我們很難通過現有手段觀測到。但是你有沒有想過，通過宇宙中微子背景輻射去尋找這種惰性中微子？我記得部署在太空中的宇宙中微子背景觀測陣列，就是由高能所掌控的吧，我需要從你這里獲取過去三十年中微子背景輻射觀測陣列所觀測到的所有數據！”

    “宇宙中微子背景輻射……”

    喬安華皺起眉，喃喃自語。

    與宇宙微波輻射類似，宇宙中微子背景輻射是大爆炸的殘留中微子組成。

    隨著測量精度的不斷提高，在過去數十年進行的一系列實驗中，天體物理學家發現宇宙背景輻射溫度在不同的區域有微小的起伏。

    這些測量提供了關于宇宙年齡和構成的最精確的圖景，目前的觀測數據顯示，宇宙中微子背景每立方厘米大約有150個中微子，溫度約為2開爾文，而且與微波背景一樣是各向異性的。

    這種每個方向略有不同的各向異性現象存在于所有案例中，無論是早期宇宙中的物質還是我們今天所見的龐大的星系、星系群。

    “可是龐教授，宇宙中微子背景輻射就跟宇宙微波背景輻射一樣，雖然存在一定的起伏波動，但這種起伏波動非常平穩，基本上可以將其視為一條直線，而且我們的中微子背景輻射觀測陣列雖然可以測量中微子振蕩，但只能觀測到中微子在傳播路程中發生周期性變化，由于我們的觀測陣列中存在太陽中微子的干擾，導致觀測到的宇宙中微子背景輻射中，存在某種周期性，差不多每28天一個循環，這幾乎和太陽繞自己軸心自轉的周期重合，在這種情況下，我們實際上觀測到的中微子背景輻射是存在很大的偏差的，想要在這些數據中找到惰性中微子存在的證據，這……這可能么？！”

    龐學林笑道：“喬教授，你有沒有想過，中微子具有靜質量，這種周期性是由于太陽不均等的磁場作用造成的。磁場強度的變化，使部分中微子流嚴重偏移，我需要的，恰恰就是這種發生嚴重偏移的中微子流產生的數據！”

    喬安華瞪大了眼睛：“龐教授，你的意思是？”

    喬安華仿佛隱約捕捉到了龐學林的想法。

    龐學林淡淡笑道：“不管是電中微子，μ子中微子，還是τ子中微子，它們的質量不超過1.1電子伏特，還不到單個電子的五十萬分之一，但我剛才提到的這種惰性中微子，卻是一種重中微子，按照我計算出的數據，惰性中微子的質量上限應該達到200電子伏特，比剩下幾種中微子高出了兩個數量級。而不管在宇宙中微子背景輻射還是太陽中微子輻射中，電中微子、μ子中微子、τ子中微子之間的轉化每時每刻都在發生，也就是說，大量的惰性中微子夾雜在這三種中微子中，因為我們觀測手段的原因，我們沒辦法從這幾種中微子中分辨出這種惰性中微子的存在。但是，只要我們能夠精準測定出宇宙中微子背景輻射里太陽中微子流的偏移角度數據，就能確定太陽中微子射流的質量，將理論質量與實際觀測到的質量做對比。只要存在這種惰性中微子，那么太陽中微子流的質量恐怕遠遠超出我們的預估！”

    喬安華的眼睛瞪得越來越大，甚至還有些駭然。

    雖然過去半年，龐學林的水平早就在學術界傳開，甚至在數學領域龐學林還幫助科學界解決了幾個重量級的猜想。

    但喬安華從未想過，龐學林在基礎物理學領域，竟然也有這種水平。

    隱隱間，喬安華甚至有種酸溜溜的感覺。

    他很清楚，如果宇宙中微子背景輻射所觀測到的數據與龐學林預測的保持一致，那么基礎物理學必將往前推進一大步，這個年輕人也將在物理學史上留下濃墨重彩的一筆。

    諾貝爾物理學獎對他而言更是如同探囊取物。

    “龐教授，稍等，我馬上去數據中心取數據！”

    龐學林點點頭，看著喬安華的身影一路小跑著出了辦公室。

    半小時后，龐學林從喬安華手中拿到了過去三十年宇宙中微子背景輻射陣列所觀測到的所有數據。

    接下來的三個月，龐學林再次進入閉關狀態。

    三十年的數據，大小超過整整30TB，如果不是經過基因優化藥劑的改造，單單分析這些數據，龐學林就需要幾年時間。

    但現在，對他而言，分析數據就是小兒科，最重要的，是如何從這些數據中獲取自己想要的信息。

    這種研究如同大海撈針，但龐學林卻顯得興致勃勃。

    以往穿越的那些世界，因為種種原因，龐學林雖然見識到了大量的黑科技，也學習了不少物理學、化學領域的前沿知識，但要說獨立做研究，這還是第一次。

    【宇宙大爆炸中產生的大量光子在熱大爆炸結束后遺留下來，隨著宇宙膨脹而紅移冷卻，形成了我們今天觀測到的宇宙微波背景輻射。

    類似地，在宇宙大爆炸期間產生的大量中微子也遺留下來，形成了宇宙中微子背景。】

    【早期宇宙中溫度、密度都很高，因此中微子與其他粒子如重子、正負電子、光子等都發生充分的相互作用而形成熱平衡流體，中微子可與其他粒子相互轉化，這時中微子的分布符合極端相對論性的費米分布。對于一種極端相對論粒子，其數量和質量密度為n=[3/4]F*ζ(3)/π^2*gT^3，ρ=[7/8]F*π^2/30*gT^4……】

    【其中T為溫度，g為自由度，ζ為黎曼Zeta    函數。對于費米子則適用前面有下角標F    的因子，對玻色子該因子等于1。隨著宇宙膨脹，弱相互作用反應速率迅速下降（~T5），難以維持中微子與其他粒子的熱平衡。當弱相互作用反應速率Γ

    【但是，在中微子退耦后不久，早期宇宙中大量存在的正電子與負電子大量湮滅為光子對，這導致光子氣體溫度的下降在

    一段時間內較中微子慢一些。一種簡單的近似處理是考慮此過程中系統的熵：在正負電子對湮滅前，光子、正電子和負電子各有兩個自旋態，而費米子需乘以因子7/8，因此總有效自由度為g*si=2γ+(2e-+2e+)*7/8=11/2】

    【正負電子對湮滅后相應的熵轉移到光子中，自由度為2。總熵在此過程不變，則Tf=(11/4)^1/3*Ti，最終光子氣體的溫度與中微子氣體溫度之間關系為Tv=(4/11)^1/3*Tγ】

    【今天宇宙微波背景輻射的溫度為2.725K，因此若中微子為無質量粒子，則其今天的溫度將是1.945K。實際上由于中微子有質量，其溫度還要下降得更低一些。中微子振蕩現象表明中微子質量不為零，但這個質量尚未測出。每種中微子（包括正、反粒子）今天的數量密度約為112    cm-3，據此可得今天的中微子相對密度為Ων=Σ    mν/(93.8    h2    eV)。】

    ……

    【中微子退耦的時期也正是大爆炸核合成開始的時期。在這一時期，宇宙中的重子主要以質子和中子的形式存在。此后，質子和中子通過核反應形成氘核，進而繼續反應生成氚（3H），氦3（3He），氦4（4He）等。由于氘的結合能較低，而重子數量遠小于光子，因此氘很容易被大量黑體輻射光子中能量較高的少量光子破壞，因此盡管氘是質子中子直接反應的產物，但最后形成的量并不多，其豐度主要取決于重子數密度，穩定的氦則形成較多，其豐度與重子數密度和膨脹率都有關系。】

    【中微子在這一過程中并不直接發揮重要作用，而是主要影響宇宙的膨脹速度。每種相對論粒子都會貢獻部分宇宙密度，總的密度正比于有效相對論自由度g*。在粒子物理標準模型中，有3    代中微子。如果考慮存在非標準模型的中微子g*=10.75+7/4    ΔNν，這里10.75    是標準模型給出的大爆炸核合成時期的有效相對論自由度，而ΔNν，表示超出標準模型的輕中微子的種類，這里“輕”指的是中微子質量遠小于大爆炸核合成時期的溫度（~0.1MeV）因而可以被視為極端相對論粒子。給定我們今天觀測到的哈勃膨脹率H0，宇宙密度越大，也就意味著核合成時期的宇宙膨脹率越高。】

    【而宇宙膨脹速率越高，相應地可供反應的時間尺度也越短，這對原初氦豐度的影響是，近似地，ΔY=0.013ΔNν。因此，根據原初氦豐度，可以限制宇宙中存在的中微子的數量，人們據此推測只存在三種中微子，考慮到實際的中微子退耦過程不是瞬時的，常取標準值Nν=3.046。不過，氦豐度測量精度有限，氦原初豐度還要從測到的河外電離區氦豐度外插。近年來，氦原初豐度的測量值比過去大，目前的測量值從0.246    到0.254    都有，其差異大于統計誤差。另外Nν與重子數密度存在簡并，也限制了這種方法的精度。從氘和氦豐度，可以得出中微子數量的限制為1.8

    【實際上，用此方法給出的限制不限于中微子，任何“暗輻射”成分都可以被限制。一個大爆炸時和中微子同時處在熱平衡中的零質量玻色子可等效為4/7    ~=    0.57    個中微子。更早地在正反μ子湮滅之前（T~100MeV）退耦的零質量玻色子可等效為0.39    個中微子。】

    ……

    整整三個月的時間，龐學林一步都沒有踏出自己的房間。

    餓了，自然有人會將食物送進來。

    困了，倒頭就睡。
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