央廣網(wǎng)沈陽(yáng)5月18日消息（記者徐志強(qiáng)  通訊員王鈺慧）日前，東北大學(xué)理學(xué)院張?chǎng)谓淌谂c北京大學(xué)高能物理研究中心張玨博士合作，在宇宙遺跡中微子的引力結(jié)團(tuán)效應(yīng)研究中取得重要進(jìn)展：在N單體模擬中發(fā)展了一種重要的計(jì)算方法——重加權(quán)方法，使得只利用一次模擬即可得到不同中微子質(zhì)量和相空間分布下的中微子密度輪廓，從而研究宇宙中最古老的中微子如何在銀河系中結(jié)團(tuán)。5月9日，該項(xiàng)成果在《Nature》子刊《Nature Communications》上發(fā)表，這是中國(guó)高校科研工作者在世界科技最前沿的中微子研究領(lǐng)域取得的一次突破性進(jìn)展，這一研究可讓我們了解來(lái)自嬰兒宇宙的中微子信使如何在銀河系中聚集，而這關(guān)系到能否讓我們將對(duì)宇宙的認(rèn)知推進(jìn)至宇宙年齡僅為1秒的時(shí)期。

　　中微子，是構(gòu)成物質(zhì)世界的最基本的粒子之一。中微子作為費(fèi)米子（自旋為1/2），不帶電，質(zhì)量非常輕，以接近光速運(yùn)動(dòng)，與其他基本粒子之間的相互作用十分微弱，被戲稱(chēng)為宇宙中的“隱身人”。

　　中微子是解開(kāi)諸多宇宙之謎的關(guān)鍵，目前仍有許多令人著迷的基本科學(xué)問(wèn)題等待著人們?nèi)ヌ剿�。中微子物理的研究一直處于科學(xué)研究的最前沿，迄今為止，與中微子直接相關(guān)的科學(xué)研究已經(jīng)獲得了四次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。中國(guó)在這一基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域已做出極為重要的貢獻(xiàn)，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩模式的存在。

　　據(jù)張?chǎng)谓榻B，宇宙遺跡中微子的實(shí)驗(yàn)探測(cè)，是基礎(chǔ)物理中的重要課題，意義十分重大。來(lái)自嬰兒宇宙的中微子信使如何在銀河系中聚集，關(guān)系到對(duì)它們的俘獲�！斑@一計(jì)算方案，在幾分鐘之內(nèi)即可獲得原本需要數(shù)周時(shí)間計(jì)算所得到的結(jié)果，極大地節(jié)省了計(jì)算資源，非常有利于促進(jìn)宇宙遺跡中微子引力結(jié)團(tuán)的研究，將在未來(lái)的宇宙中微子背景探測(cè)實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的唯象研究中發(fā)揮重要作用�！睆�?chǎng)伪硎尽?/span>

　　標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型預(yù)言，在宇宙大爆炸后1秒左右，中微子從熱浴中退耦，形成宇宙中微子背景。這些最古老的中微子是宇宙大爆炸的遺跡之一，也被稱(chēng)為宇宙的遺跡中微子。宇宙演化至今，這些宇宙遺跡中微子的平均數(shù)密度約為每立方厘米336個(gè)（含各種味道的中微子和反中微子；對(duì)于每種味道態(tài)的中微子，其平均數(shù)密度約為每立方厘米56個(gè)）。

　　盡管標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型對(duì)遺跡中微子的平均數(shù)密度做出了精確的預(yù)言，但是在實(shí)際的探測(cè)計(jì)劃中還需考慮引力的因素。中微子的非零質(zhì)量導(dǎo)致它們會(huì)感受到銀河系中暗物質(zhì)和重子物質(zhì)的引力，因此在地球附近遺跡中微子的實(shí)際數(shù)密度會(huì)高于其平均值。正因如此，對(duì)遺跡中微子在銀河系中引力結(jié)團(tuán)的研究已成為未來(lái)宇宙中微子背景實(shí)驗(yàn)探測(cè)研究中的必要環(huán)節(jié)。

　　“我們?cè)谘芯裤y河系中遺跡中微子引力結(jié)團(tuán)問(wèn)題時(shí)注意到，中微子運(yùn)動(dòng)所遵循的哈密頓方程可以被改寫(xiě)成不依賴(lài)于質(zhì)量的形式，在N單體模擬中重構(gòu)出的中微子密度輪廓只取決于每個(gè)測(cè)試粒子在相空間中所攜帶的權(quán)重。因此，只需運(yùn)行一次基準(zhǔn)模擬計(jì)算，即可通過(guò)‘重加權(quán)’技術(shù)得到其他中微子質(zhì)量和相空間分布下的中微子密度輪廓結(jié)果。”張?chǎng)握f(shuō)。

　　利用該方法，張?chǎng)闻c張玨發(fā)現(xiàn)，在地球附近，中微子密度差幾乎正比于中微子質(zhì)量的平方（在宇宙學(xué)觀測(cè)所支持的小中微子質(zhì)量區(qū)域）。對(duì)于即將開(kāi)展的旨在探測(cè)宇宙中微子背景的“托勒密”（PTOLEMY）實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，他們利用該方法計(jì)算了引力結(jié)團(tuán)效應(yīng)對(duì)于遺跡中微子俘獲率的影響，并對(duì)相關(guān)的中微子質(zhì)量等級(jí)和新物理效應(yīng)等問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。