利用莱曼-α 观测称量中微子质量

宇宙学数据尚未揭示大质量中微子的存在。本文考虑一种基于高分辨率莱曼-α 数据的视线两点相关函数的新方法以实现这一目标。我们采用莱曼-α 云半解析模型进行研究。我们利用 Fisher 矩阵技术表明，有可能实现这样一种情形：对于光谱学噪声和信号，两点函数的协方差几乎消失。我们详细分析这一近“零噪声”结果，论证可能通过单条类星体（QSO）视线以信噪比为 1 探测到质量范围 $m_nu \simeq 0.05 \hbox{--}0.1 \, \rm eV$ 的中微子。我们表明，在红移范围 $z \simeq 2 \hbox{--} 2.5$ 内利用多条视线数据，该估计可提升至 SNR $\simeq 3\hbox{--}6$。此类数据集已见于文献。我们进一步对 Fisher 矩阵进行主成分分析，研究中微子质量与其他参数的简并性。我们表明 Planck 先验消除了中微子质量与其他宇宙学参数之间的简并。然而，探测中微子质量的前景受表征莱曼-α 云电离与热态的欠确定参数所驱动。我们也提及了利用本方法测量中微子质量所面临的潜在限制与观测挑战。