Friedmann 宇宙不同历元中的中微子

如今，至少有两种大爆炸的遗迹留存下来——宇宙微波背景（CMB）和宇宙中微子背景（C$\nu$B）。作为宇宙中第二丰富的粒子，中微子从大爆炸至今对宇宙的演化产生了重大影响。中微子影响以下宇宙学过程：宇宙的膨胀速率、其化学与同位素组成、CMB 各向异性以及宇宙大尺度结构的形成。理论上还预言了另一种遗迹中微子背景，它由中子和氚核衰变产生的原初核合成非平衡反中微子组成。此类反中微子是宇宙重子不对称性的指示器。除了实验上可探测的活性中微子外，理论上还预言了惰性中微子的存在，以产生中微子质量并解释其振荡。惰性中微子还可以解决诸如宇宙重子不对称性与暗物质本质等宇宙学问题。近期几个独立实验的结果指出了轻质惰性中微子存在的可能性。然而，此类中微子的存在与标准宇宙学模型的预测不一致。引入非零的宇宙轻子不对称性和/或增加活性中微子的能量密度，可以消除这些矛盾，并使惰性中微子的可能存在与原初核合成、CMB 各向异性相协调，同时还能缓解 H$_0$ 张力。在这篇简短的综述中，我们讨论了活性中微子与惰性中微子的物理性质对从大爆炸至今宇宙演化的影响。