中微子谜题：反常、相互作用与宇宙学张力

中微子 sector 的新物理可能是解决不同中微子振荡实验之间反常现象所必需的。有趣的是，它也为 $H_0$ 和 $\sigma_8$ 的宇宙学测量差异提供了可能的解决方案。我们在此表明，将中微子自由流动的开始推迟到接近物质-辐射相等时期，可以自然地容纳更大的哈勃常数值 $H_0=72.3 \pm 1.4$ km/s/Mpc 和更低的物质涨落值 $\sigma_8=0.786\pm 0.020$，同时不降低对宇宙微波背景(CMB)阻尼尾的拟合优度。我们通过在存在非零中微子质量总和的情况下引入中微子自相互作用来实现这一点。这种强相互作用中微子宇宙学偏好 $N_{\rm eff} = 4.02 \pm 0.29$，这对粒子模型构建和中微子振荡反常具有重要意义。我们表明，CMB 上中微子自由流动相移的缺失可以通过移动其他宇宙学参数的值来补偿，从而为文献中的探测结果提供重要警示。由于它们对早期引力势演化的影响，自相互作用中微子及其随后的退耦在物质功率谱上留下了丰富结构。特别地，我们指出在处于中微子自由流动开始时刻进入视界的尺度上出现了一种新颖的局域特征。虽然相互作用中微子宇宙学对当前宇宙学数据提供了更好的全局拟合，但我们发现传统的贝叶斯分析相较于标准宇宙学会惩罚该模型。我们的分析表明，有可能找到截然不同的宇宙学模型，却仍能对数据提供极好的拟合，从而为推动彻底探索替代宇宙学场景提供了动力。