能悄無聲息地穿過人體和牆壁，星系網中的“幽靈粒子”

中微子是微小的基本粒子，幾乎沒有任何質量。雖然個頭不及原子，中微子卻是自然界數量最多的粒子之一。它們會像幽靈一樣悄無聲息地穿過人體和牆壁。與被困在蜘蛛網上的蒼蠅一樣，詭異的中微子也被星系編織的宇宙網纏住。一項新研究發現中微子能夠讓宇宙結構發生微妙變化。

這項計劃模擬了70億個粒子，描述星系如何形成和演化

中微子是一種亞原子粒子。它們幾乎沒有任何質量，像幽靈一樣穿過其它物質並且幾乎不與其發生任何互動。儘管如此，我們決不能忽視它們的存在。根據一項新研究，神秘莫測的中微子從根本上改變了宇宙的演化進程。

通過對100多萬個星系進行研究，科學家揭示了中微子的引力如何影響大爆炸後首批合並星系的位置。這一研究發現讓科學家一瞥大爆炸後最為早期的可觀測時刻。研究論文合著者、加州大學聖地亞哥分校的宇宙學家丹·格林表示：“研究結果讓我們進一步相信，我們真正了解宇宙如何在大爆炸後一秒鐘內演化。

大爆炸後不久，宇宙就像是一鍋由中微子、電子、中子、質子和光子構成的亂糊粥。一秒鐘內，中微子——質量最輕並且互動性最弱的粒子——率先與其它物質分離，以接近光速的速度進入不斷膨脹的宇宙空間。科學家將首批中微子的分布稱之為宇宙中微子背景。

大約38萬年後，宇宙的溫度冷卻到足夠程度，質子和電子聚合成原子，釋放出宇宙的第一縷光線——宇宙微波背景。隨著原子在引力拖拽下開始聚合，粒子向外擴張的速度減慢。隨著時間的推移，星系的規摸逐漸增大，最終形成今天我們在宇宙中看到的星系網。

通過對宇宙微波背景進行研究，科學家能夠一瞥宇宙的最初物質分布。質子和電子並非唯一能夠影響宇宙結構的粒子，中微子同樣扮演了不可忽視的角色。由於中微子率先逃離“粒子湯”並且幾乎不與其它任何物質發生互動，它們在星系網中的位置與原子團略有不同。根據科學家的假設，這會對宇宙的結構產生輕微但可見的影響。

通過研究120萬個星系，科學家確信中微子的引力會對星系網的結構產生些許影響。研究發現刊登在2月25日的《自然-物理學》雜誌上。在此之前，科學家只在宇宙微波背景內發現中微子影響的間接線索。格林在接受《生活科學》雜誌採訪時表示：“這是我們從物質分布和星系獲取的第一項證據。”

宇宙微波背景能夠提供大爆炸後數十萬年的宇宙“快照”，相比之下，宇宙中微子背景則能再現大爆後最初的1000秒，為科學家描繪可觀測宇宙的最早期景象。由於隻與原子、暗物質，甚至其它中微子發生微弱互動，中微子仍讓科學家陷入困惑。新研究揭示了中微子與物質間的微弱互動，可能幫助科學家在地球這個更小尺度下進一步了解難以捉摸的中微子。

洛斯·阿拉莫斯國家實驗室物理學家比爾·路易斯指出：“大尺度和小尺度的中微子研究之間存在密切聯繫。將大尺度和小尺度研究結合在一切有助於我們進一步了解中微子和宇宙。”路易斯並未參與這項新研究。他在接受《生活科學》雜誌採訪時說，目前已知的中微子共有三種類型，新研究發現甚至能夠幫助科學家確定是否存在另一種類型的中微子。