国家天文台研究人员提出测量中微子质量的新方法

[ 录入者:zhangms | 时间:2014-10-29 08:47:03 | 作者: | 来源:国家天文台网站 | 浏览:1135次 ]

由国家天文台宇宙暗物质暗能量团组研究生朱弘明和陈学雷研究员与加拿大理论天体物理中心彭威礼(Ue-Li Pen)教授、研究生Derek Inman,以及上海天文台余瑜博士组成的合作团队提出了一种基于宇宙大尺度结构测量中微子质量的新方法,该工作已经发表在国际权威物理期刊《物理评论快报》上(Physical Review Letters 113, 131301(2014))。 

在粒子物理标准模型中有三种中微子,1998年实验证实存在中微子振荡现象,这显示中微子的质量不为0,但测量其质量非常困难,迄今为止,人们还一直未能测出其质量,而只有利用星系大尺度结构观测数据得到的质量上限。这种传统的测量方法是,在宇宙大爆炸中产生的大量中 微子会抹平小尺度的物质密度涨落,如果假定我们观测到的星系密度正比于物质密度,就可以通过对星系密度涨落的精密测量,根据其功率谱在较小尺度上的压低求 得中微子质量。但是,由于星系形成受到许多因素影响,在不同的尺度上星系密度与物质密度之间的比例(偏袒因子)可能有变化,这会引入一定的系统误差,从而 影响中微子质量的测量精度。 

朱弘明等人此次提出的新方法的原理是,中微子在引力作用下,相对于冷暗物质和普通物质会产生一个较大的速度场,而此速度场又会导致不同类型的星系之间的互相关函数产生一个沿中微子平均速度方向的偶极矩。通过精密观测星系大尺度结构,可以测量这一偶极矩,从而测出中微子的质量。 这一方法不受偏袒因子尺度变化的影响。另外,传统的大尺度结构测量方法只能测出三种中微子质量的总和,而利用偶极矩方法,原则上可以对每种中微子进行单独测量,结合其它实验提供的信息,可以区分不同中微子的质量,这为今后的中微子研究开辟了一条新的途径。

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责任编辑:zhangms

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