日本科学家验证了中微子塑造宇宙的理论

宇宙大尺度结构中中微子（左）和暗物质（右）的密度分布。

中微子是一种近乎无质量的亚原子粒子，它对星系形成的影响长期以来一直是一个宇宙学之谜。自1956年发现这种粒子以来，物理学家们一直在研究中微子。

日本科维理宇宙物理学与数学研究所首席研究员、东京大学物理系教授吉田直树领导的一个国际研究小组创造了宇宙学模拟，准确地描述了中微子在宇宙进化中的作用。

密苏里科技大学宇宙学专家、物理学助理教授、该团队的研究员斋藤俊博士表示，这项研究是模拟宇宙结构形成过程中的一个里程碑。

Vlasov-Poisson微分方程

该团队使用一个被称为Vlasov-Poisson的微分方程来解释中微子如何在宇宙中移动，并为其质量分配不同的值。

该研究准确地表示了中微子的速度分布函数，并跟踪其随时间的演变。然后，研究人员研究了中微子对星系形成和演化的影响。

他们的研究表明，中微子抑制了暗物质--宇宙中未定义的质量--的聚集，进而抑制了星系的形成。他们发现，富含中微子的区域与大质量星系团有很强的相关性，而且中微子的有效温度根据中微子的质量有很大变化。

研究人员表示，用于估计中微子质量的最严格的实验是宇宙学观测，但只有在模拟预测准确的情况下，这些实验才能得到支持。

Vlasov-Poisson模拟(左)与牛顿引力相互作用的传统N体粒子模拟(右)相比，中微子密度分布更平滑，噪声更小

来自筑波大学计算科学中心的吉川浩治博士说：'总的来说，我们的发现与理论预测和之前的模拟结果都是一致的。来自完全不同的模拟方法的结果彼此一致令人欣慰。'

斋藤俊博士说：'我们的模拟很重要，因为它们对中微子质量的未知量设定了约束条件。中微子是我们已知的最轻粒子。我们最近才从2015年诺贝尔物理学奖的发现中得知中微子有质量。'

该奖项授予了两位科学家，其中包括卡夫里IPMU首席研究员梶田孝明，他也是东京大学宇宙射线研究所的主任，他们分别发现一种中微子可以变化成另一种中微子，这表明中微子有质量。

斋藤俊博士说：'我们的工作可能最终导致中微子质量的有力测定。'

他们的研究最近发表在《天体物理学杂志》上。