中微子可能对宇宙大尺度纤维状结构的形成产生了深刻影响

EAGLE项目以70亿个粒子来模拟星系结构的形成与演化

中微子是一种基本粒子，它可能是现在唯一一种已探测到的暗物质，因为它呈电中性，几乎没有质量，穿过其他物质时像就像穿越真空一样，几乎不与任何其它亚原子物质发生电磁力、引力的相互作用。

证实中微子质量非零的实验曾获得2015年的诺贝尔物理学奖。

一个对宇宙早期演化模型的研究项目发布的最新资料表明，这种神秘的粒子从根本上改变了宇宙的进程。这个项目通过观察超过100万个星系，确定了中微子如何通过引力深刻地影响星系团在宇宙大爆炸后的演化过程，提供了被认为是大爆炸后最早可观察到的宇宙形态。

这项研究的参与者，加州大学圣地亚哥分校的天文学家丹·格林说：研究结果“增强了我们的信念，即我们真正了解到宇宙是如何从大爆炸后的大约一秒钟演变而来的。”

大爆炸发生之后极短的时间，原始宇宙发生了非常快速的膨胀和冷却，此时的宇宙就像一锅基本粒子烩出的浓汤，中微子是第一种与其他物质分离的粒子，并以接近光速分布到原始宇宙的膨胀空间中，这第一批中微子残留的分布被称为宇宙中微子背景。

微波背景辐射

大爆炸后约38万年，宇宙充分冷却，质子和电子凝结成原子并释放宇宙的第一道光，其余晖被称为宇宙微波背景辐射。当引力使原子开始聚集在一起时，粒子快速向外的膨胀速度减慢了，大尺度物质团开始凝聚，第一批恒星开始形成，接着是第一批星系。再下来星系开始沿着质量与密度分布较高的地方形成集团，最终形成今天宇宙中可见的大尺度星系网状结构。

大尺度结构

微波背景辐射为我们提供了分析早期宇宙中物质初始分布的残余信息，但是质子和电子并不是影响宇宙结构的唯一因素，中微子也发挥了作用。

因为中微子首先离开粒子浓汤并且几乎没有与任何东西相互作用，因此它们在与原子团块略有不同的位置上分布。天文学家认为这对宇宙网状结构留下了轻微但可见的影响。

通过研究120万个星系，研究者证实了中微子的引力曾起步阶段稍微改变了星系的分布结构。他们的研究结果发表在上月的《自然物理学》杂志上。

以前我们只观察到在微波背景中存在中微子效应产生的间接影响，这是有关物质和星系分布的原始证据。虽然微波背景提供了几十万年后宇宙的快照，但中微子背景可以重构出大爆炸后约1000秒的原始宇宙状态，展现了可观测宇宙的最早图景。

虽然中微子与原子、暗物质甚至其他中微子的相互作用很弱，科学家至今依然难以捕捉它们的踪迹。但新的研究结果展示了在宏观上，中微子和物质之间微弱的相互作用，这也可以帮助科学家更好地在微观领域研究这些难以捉摸的粒子。

对中微子的宏观效应与微观效应研究之间存在关联，综合宏观与微观研究将有助于我们更多地了解中微子和宇宙。这一发现甚至可以帮助今后的研究，以确定除了已知的三种中微子之外，是否还有其他类型的中微子。

编译：酆都御史