暗物质—中微子相互作用研究取得进展

暗物质是现代宇宙学的基石之一，其质量约占宇宙总物质的85%，但其微观物理本质至今仍是未解之谜。宇宙的大尺度结构为研究暗物质的性质提供了独特的“天然实验室”。通过精确测量宇宙从诞生初期（如微波背景辐射）到现今（如星系分布与引力透镜）的演化，可反演并约束暗物质的物理性质。

近日，中国科学院紫金山天文台等团队，通过分析宇宙早期的微波背景辐射和晚期的弱引力透镜观测数据，发现了暗物质与中微子之间存在微弱相互作用。

宇宙学中存在一个长期未解的难题——“S8冲突”，即由早期宇宙观测数据推算出的物质聚集程度，反常性高于直接观测晚期宇宙所得到的结果。基于这一矛盾结论，研究团队提出理论假设，如果暗物质并非完全“惰性”，而是能与中微子发生微弱的非引力相互作用，这种超越引力的效应将抑制宇宙小尺度结构的形成，进而或解决该难题。

为验证该理论，研究团队对不同尺度和时期的宇宙学数据，分别开展了独立与联合分析。研究发现，反映早期宇宙的阿塔卡马宇宙学望远镜高精度数据，以及反映晚期宇宙的暗能量巡天弱引力透镜数据，均独立显示出暗物质—中微子的相互作用强度趋向“非零”。联合所有数据分析发现，暗物质—中微子相互作用的统计显著性提升至约3σ，强度约为10⁻⁴。这一相互作用强度可使早期与晚期宇宙的结构生长参数S8趋于一致。

该研究结果显示出宇宙学探测基础物理新规律的强大能力，为宇宙学领域的“S8冲突”难题提供了可能性解决方案。

相关研究成果发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上。研究工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划等的支持。

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二维后验分布投影