中微子宇宙学

Julien+Lesgourgues等

著名的中微子之父Pauli，对于他为了拯救β衰变中的能量守恒而引入中微子的建议，说过这样一句名言：“我做过的一件没有任何一位理论物理学家曾经做过的事，是我提出了一种绝不可能由实验证实的东西——中微子。”这或许是唯一的一次Pauli说错了的话。就在他说了这句话的三十多年之后，中微子就被实验物理学家发现了。

从那时开始，人们知道了关于中微子的很多东西。对中微子性质新的理解总会使人们对于整个基本相互作用领域带来更为深刻的认识，从费米最早的简化模型的尝试直到今天标准模型的建立，中微子的许多信息从加速器、反应堆，以及后来从太阳系和大气环境实验研究中大量地积累起来。而今已经明确地认识到中微子只有三种，它们具有极其微小的质量，而且通过振荡彼此转换。

近年来中微子物理的突破性进展主要来自天体物理。特别是人们发现中微子在宇宙膨胀中不仅作为一个旁观者，而且通过它们与其他粒子的弱相互作用，以及它们之间的引力，对于宇宙演化有着很多重要的影响。这意味着人们可以从宇宙膨胀历史的研究，对于不同能量和时空标度的中微子的性质提供约束。而检验中微子性质的巨大舞台就是通常所说的中微子宇宙学。它是一个多学科交叉的研究领域，是理论与实验粒子物理学家、天体物理学家和宇宙学家研究的交汇点，在这个迷人的领域中，不同背景的专家们找到了共同语言。实际上它已经形成了天体物理学的一个活跃的分支。如果说20年前，中微子宇宙学还处于早期阶段，理论家们还只能满足于数量级的估算，今天的情况已经发生了巨大的变化。当前的观测手段给出的结果要求细致得多的理论分析。

本书从中微子的方方面面对宇宙的历史给出综合介绍。作者们撰写本书的指导原则是力求阐述所涉及中微子现象的主要物理思想，而不是罗列数不胜数的繁杂现象本身。在某种程度上本书主要的关注焦点是标准中微子宇宙学。

全书内容分成7章：1.中微子物理基础； 2.标准宇宙模型概览；3.宇宙早期的中微子；4.MeV阶段的中微子； 5.宇宙微波背景时代的中微子；6.最近的时代：中微子和结构形成； 7.宇宙学中微子之今天。

作为宇宙学、天体物理学和粒子物理学之间的交叉学科，在这本自成一体的专著中，作者们把中微子在宇宙学中作用的各个方面汇集一起，从中微子物理基础开始，清晰地阐述了标准宇宙学模型和膨胀宇宙中的统计力学，按照编年顺序介绍从很早开始到今天中微子的历史。这部新颖而丰富的著作无疑会引起在天体物理、宇宙学和粒子物理学领域从事理论或实验研究的研究生和研究人员极大的兴趣，对于相关领域更广泛的读者，也是一部很有价值的参考书。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

Ding Yibing， Professor

（University of CAS）endprint