text: 中微子退耦在大爆炸宇宙學中指中微子不再與重子物質相互作用，發生退耦之後，也不再影響宇宙早期動力學 。在退耦之前，中微子與質子、中子、電子達到熱平衡，中微子與這些粒子之間有弱相互作用。退耦大約發生在弱相互作用減弱的速率慢於宇宙膨脹的速率的時刻，或者發生在弱相互作用的時間尺度比當時的宇宙年齡更大的時刻。中微子退耦大約發生在大爆炸發生之後1秒，宇宙溫度大約為100億開爾文，即1兆電子伏特。退耦溫度.中微子與電子和正電子的相互作用抑制了中微子自由流，反應為formula_1.這一反應的速率近似由電子和正電子的數密度決定，即反應的截面和粒子速度的積的平均值。相對論性的電子和正電子的數密度formula_2與溫度formula_3成3次方關係，即formula_4。溫度。整理以上兩個關係，得弱相互作用減弱速率formula_8為formula_9.宇宙膨脹速率由哈伯常數 formula_10表示，formula_11,其中，formula_12為萬有引力常數，formula_13為宇宙的能量密度。此刻宇宙的能量密度主要由輻射能組成，即formula_14。由以上兩式可得，隨著宇宙的冷卻， 弱相互作用減弱速率比宇宙膨脹速率減小的更快。當兩個速率大約相等時，可得中微子退耦時的近似溫度滿足formula_15即formula_16儘管這是一個非常粗糙的推導，但給出了中微子退耦的主要物理現象。觀測證據.儘管中微子退耦無法直接觀測，但這一現象會遺留下宇宙中微子背景輻射，如同大爆炸會遺留下宇宙微波背景。探測中微子背景輻射遠超出現有的中微子探測器的精度範圍。有資料間接顯示中微子背景輻射是存在的。證據之一是宇宙微波背景的角功率譜的衰減，這可能是中微子背景的各向異性造成的。中微子退耦與質子與中子之比密切相關，這也提供一個非直接觀測中微子退耦的可能方法。退耦之前，中子與質子的數目透過弱相互作用保持其平衡丰度之比，即透過β衰變formula_17及其逆反應電子俘獲formula_18一旦弱相互作用減弱的速率低於宇宙膨脹的特徵速率，這一平衡將無法維持，中子與質子豐度比固定為formula_19.此值可由退耦時刻中子和質子的玻爾茲曼因子算得，即由formula_20算得，其中formula_21為中子和質子的質量差，formula_3為退耦時的溫度。這一比值對太初核合成期間原子的合成至關重要，因為這一比值是決定氦原子產量的決定性因素。宇宙中大部分氦原子在太初核合成期間形成。。因為氦原子非常穩定，中子被鎖定其中，不再發生β衰變。因子中子的丰度一直保持到今天。天文學家可測得中子的丰度。氦的丰度是由中微子退耦時的中子與質子的數量比決定，因此可間接推知中微子退耦發生的溫度，結果與以上推導相符。
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metadata.title: 中微子退耦
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