《学霸的科幻世界》正文卷第五百一十六章潜心研究[2]

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   突破，将会为拯救被困地心深处的沈静提供了基础。
    “阿林，你看你，三个月了，都不打理一下自己，整个人都发臭了，你先去洗个澡，顺便把头发剪一下，到时候咱们再汇合讨论！”
    沈渊对庞学林道。
    庞学林抬起自己的手臂闻了闻，说道：“老师，我好像没闻到什么臭味啊！”
    沈渊哭笑不得道：“你自己能闻到才怪，赶紧去洗洗，洗完再说！”
    “哦！”
    庞学林笑了笑，直接返回自己的房间。
    半小时后，顶着一头蓬松的头发的庞学林出现在了高能物理研究所的会议室内。
    出席这次会议的，除了乔安华、沈渊外，还有来自高能物理所的另外两位院士季青青、刘旭以及中科院大亚湾中微子实验室的主任曹广云、清华大学理论物理学教授王崇庆。
    在会议开始前，庞学林首先将自己过去三个月的成果分享给在座的众人，然后说道：“大家好，欢迎大家参加这次我们内部的学术报告会，过去三个月，我根据从高能所拿到的过去三十年间的中微子宇宙背景辐射观测阵列数据，对其进行了细致的分析，最终根据这些数据，我基本上可以判定，在我们的宇宙中，存在第四种惰性中微子。这种中微子，将会成为温暗物质的有力候选者，同时也对我们宇宙的演化产生了非常重要的影响。”
    “接下来，我会向各位展示这种中微子存在的证据。众所周知，宇宙的早期是辐射为主时期，在今天的宇宙中密度几乎可以忽略的光子和中微子等极端相对论粒子在辐射为主时期是宇宙密度的主要贡献者。辐射-物质相等发生在红移约3200时，此后宇宙是物质为主了，但到复合时期（红移约1100），中微子仍对密度有显著贡献。”
    “如果存在更多的中微子种类，它将影响复合时期的宇宙膨胀速率，并进而影响宇宙在复合时期的年龄、扩散的尺度、声波视界大小等，这些在宇宙微波背景辐射（CMB）温度和偏振各向异性角功率谱中显现出来，更多中微子数量总的效果是使角功率谱中的所谓衰减尾（）移到更大尺度上。综合哈勃常数测量及WMAP，，ACT，等实验的数据，在的值位于～处一度测到了偏大的衰减，给出的有效自由度Neff>3……”
    “但是，目前最新的中微子阵列卫星数据给出的很接近3：Neff=3.13±0.32，普朗克卫星TT+lowP；Neff=3.15±0.23，普朗克卫星TT+lowP+BAO；Neff=2.99±0.20，普朗克卫星TT，TE，EE+lowP；Neff=3.04±0.18，普朗克卫星TT，TE，EE+lowP+BAO。这里普朗克卫星TT，TE，指的是普朗克测得的温度和型偏振（TT，TE，EE）自相关和互相关角功率谱，是指l
……
    庞学林的语气不疾不徐，会议室内，所有人的目光都聚焦在这个年轻人的身上。
    除了沈渊，剩下几人都是国内物理学领域泰斗级人物。
    乔安华自然不用说，中科院院士，长期从事高能物理实验研究，地球同步轨道对撞机（）国际合作项目中方负责人。
    季青青，中科院院士，原子核物理及高能物理学家，主要从事原子核物理、粒子物理、高能实验物理等方面的研究，对标准模型中弱电对称破缺给出了满意的解释，虽然他的理论还没得到证明，但已经为他在国际物理学界赢得了广泛的赞誉，有很多物理学家基于他的理论试图对标准模型进行进一步完善。
    刘旭，圈量子引力研究的重要开拓者，他在自旋结网圈（与自旋泡沫）非微扰量子引力的研究中曾引发了国际上广泛的关注。
    曹广云，除了中科院大亚湾中微子实验室主任的身份外，他还领导团队成功确定了中微子振荡中，Δm21^2与Δm32^2之间的大小关系，使得中微子振荡的研究，只剩下了一个理论上的CP破坏相角δCP需要测量。
    过去三个月，庞学林在分析中微子辐射观测卫星阵列的同时，乔安华也没闲着，他将庞学林的理论计算论文以及惰性中微子的猜想发给了圈内诸多重量级学者，询问他们的意见和想法。
    庞学林的猜想在物理学界引起了广泛的争议，有人支持，有人反对。
    当然，最终结果，还得看庞学林能不能从宇宙中微子背景辐射观测卫星阵列的数据中，得到对他有利的证据。
    这也是今天这些大佬出席这场报告会的原因。
    他们很清楚，一旦庞学林的理论得到证实，那么人类在中微子以及暗物质领域的研究将向前跨越一大步。
    而中国物理学界，将会再次迎来一尊诺贝尔物理学奖的奖杯！
    ……
    “现有的对中微子质量的最精密测量来自大尺度结构巡天。光子与等离子体紧密耦合在一起，形成重子-光子流体，而中微子、冷暗物质粒子等相互作用微弱的粒子则可以在其中自由穿行。不过，冷暗物质粒子的运动速度几乎完全可以忽略，因此主要起的是提供引力势的作用，而中微子在这一时期仍具有非常高的运动速度，主要展现出扩散性，这导致在kn≈^1/2Ωm^^-1以下的小尺度上的功率谱压低，其程度为ΔPlinkk~-8Ωv/Ωm。利用这一效应，如果能够精确测量功率谱的形状，并结合CMB观测，可以对中微子质量进行限制。通常，可观测效应主要依赖中微子的总质量Σmν，但当Σmν较小时，严格地说与单个中微子的质量也有关。”
    “这里的一个问题是，宇宙中大部分密度涨落来自无法直接观测的暗物质。我们没有办法直接测量物质密度功率谱，而只能通过示踪物（例如星系或星系际介质）推测密度功率谱。现代的大尺度结构理论认为，星系及其所处的暗物质晕是在物质密度较高处形成的，其分布的相对密度在较大尺度上正比于物质的相对密度，即δg=bδ，这里δgx=ngx-，δx=ρx-ρ/ρ……”
    “ng是星系密度，ρ是物质密度，b称为偏袒因子，在较大的尺度上，对于性质相近的星系，b是一个常数。这样，星系数密度功率谱为Pgg（k）=b2P（k）。这个假设在理论上是合理的，也得到了一些观测的证实——各种不同类型星系的功率谱虽然偏袒因子各不相同，但功率谱都有大致相同的形状。另一个问题是，在与中微子质量测量有关的小尺度上，密度涨落已经历了一定程度的非线性演化，因此在用观测进行精密限制时，需要比较观测数据与不同模型参数的数值模拟结果。”
    ……
    时间一分一秒过去，不知不觉间，庞学林的报告也进入了尾声。
    “综合各方面的参数，我们可以得出我们所观测到的太阳中微子射流质量，要比理论值高出两个数量级，同时也有诸多天文学观测数据，也非常符合惰性中微子的理论预期，由此，我们可以确定，惰性中微子确实存在，而且很有可能，就是我们一直在寻找的温暗物质！”
    会议室内安静了下来，没人说话。
    庞学林淡淡笑道：“大家有什么疑问吗？”
    物理学跟数学还是有不一样的地方，数学上只要是正确的推理，逻辑上基本上无懈可击。
    物理学的话，不管什么理论，即使非常符合理论，也需要诸多证据相互佐证，直到没有任何问题后，才会得到物理学界的广泛认可。
    这就好比当初苏联物理学家布鲁诺·庞特克威和弗拉基米尔·格利鲍夫在1969年提出的中微子振荡理论，这种想法最初被提出来时，并没有得到大多数物理学家的接受。
    但是随着时间的推移，越来越多的证据开始倾向于中微子振荡的存在。
    这种超出了标准模型框架的新物理，才得到了物理学界的认可。
    庞学林提出的惰性中微子理论也一样，即使他已经提出了足够多的证据，想要得到在座众人的完全认可，依旧很难。
    这时，季青青率先出声道：“庞教授，不可否认，你的理论以及所提交的证据，都非常具有说服力，但是这里，我有几个问题。”
    “季教授，请说！”
    “据我所知，虽然目前宇宙中微子背景辐射观测阵列卫星功率谱的测量精度已相当高。从中微子振荡实验可以知道，中微子中的最大质量至少超过，现在的中微子质量限制已接近这一大小。不过，这里的一个问题是，尽管偏袒因子一般可以作为常数，但在较高的精度上这一假设仍有可能失效，偏袒因子如有微小的尺度依赖性，即b不是常数而是bk，就可能导致中微子质量测量的较大误差。你是如何解决这个问题的？”
    庞学林笑了笑，说道：“很简单，我们可以用几种不同的方法测量中微子质量，通过对比可以得出中微子卫星观测阵列数据中误差大小。例如，随着宇宙膨胀中微子的热速度弥散逐渐降低，同时不均匀的物质大尺度结构会引致中微子获得较大的本动速度——这是因为中微子本身质量小、速度弥散大，因此其传播中感受的引力场平均值与普通的冷暗物质不同，这导致中微子与暗物质间存在相对速度。而这种相对速度的存在，导致中微子密度相关函数或功率谱存在偶极矩。尽管中微子的密度本身无法直接观测，但中微子和暗物质密度会对不同类型的星系产生不同的影响，因此通过观测不同类型的星系互相关函数的偶极矩，可以测量上述中微子分布偶极矩。尽管这样测量的互相关函数也依赖偏袒因子，但偶极矩的大小对偏袒因子并不敏感，从而提供了一种极佳的中微子质量测量手段。此外，非线性的结构如暗物质晕也产生中微子尾迹，这种尾迹也存在偶极矩，未来可以通过弱引力透镜进行统计观测。”
    季青青沉吟片刻，脸上露出笑容道：“你这想法不错！”
    这时，曹广云也跟着出声道：“庞教授，目前较大的巡天包括斯隆数字巡天（SDSS）及其后续的BOSS，等巡天，以及巡天。第次释放数据（DR7）给出了其观测的亮红星系（LRG）红移分布数据。这些星系的恒星形成率较高而较蓝，虽然连续谱光度不很高，但因有显著的发射线谱线而便于进行红移测量。综合这些大尺度结构和数据得到的中微子质量限制95%.限制。而且加入引力透