21-cm 森林用于测量中微子质量的潜力
宇宙学与河外天体物理
2025-02-27 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
摘要
粒子物理实验和宇宙学观测都用于探索中微子性质。宇宙学研究中，中微子常依赖早宇宙微波背景辐射或其他迟宇宙探针，主要关注大尺度结构。我们引入一种不同方法——21-cm 森林（21-cm forest），其在时间和尺度上与其他探针不同。实际上，21-cm 森林是研究早宇宙小尺度结构的独特工具。当质量中微子压制物质功率谱时，会影响物质分布在小尺度上的波动。21-cm 森林的一维（1D）功率谱可以追踪不同尺度上的这些波动，类似于物质功率谱，为约束中微子质量提供了有效方法。尽管早宇宙的加热效应也会影响 21-cm 森林的 1D 功率谱，但我们评估了在 certain 范围内，21-cm 森林作为测量中微子质量工具的潜力，前提是利用其他方法约束星际介质温度。在理想情况下，21-cm 森林观测将能够将总中微子质量约束在约 0.1 eV。在观测数据的积累和观测技术的进步之后，21-cm 森林作为一种新兴且强大的中微子质量测量工具具有巨大的潜力。
引用
@article{arxiv.2501.00769,
title = {Prospects for measuring neutrino mass with 21-cm forest},
author = {Yue Shao and Guo-Hong Du and Tian-Nuo Li and Xin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.00769},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 4 figures