Из-за метрического расширения пространства свет, испускаемый в более ранние времена в далеких частях Вселенной и путешествующий в течение длительного времени, чтобы достичь нас, постепенно смещается в красную сторону, уменьшая энергию фотона. (например, свет от далеких галактик, космическое микроволновое фоновое излучение и т. д.) И чем раньше и дальше оно было испущено, тем больше становится красное смещение.
Что аналогичного происходит с частицами с массой покоя (например, нейтрино)? Когда вы уменьшаете энергию частицы с массой покоя, ее скорость уменьшается. (Или если взглянуть по-другому, если объект, излучающий его, удаляется, то частица движется к нам медленнее по сравнению с нами.) Значит ли это, что частицы, испускаемые из более ранних времен издалека, путешествуя через пустое пространство, чтобы достичь нас, достигают нас? замедлился (и тем более замедлился, чем раньше и дальше он пришел)?
Если да, то может ли это замедление заставить нейтрино превратиться из «горячей темной материи» в «теплую темную материю» или «холодную темную материю»?
Длины волн де Бройля свободно распространяющихся частиц (т. е. забытых взаимодействий) смещаются в красную сторону из-за расширения Вселенной. Другой способ сказать это состоит в том, что их специфические импульсы по отношению к совместно движущемуся локальному объему уменьшаются как величина, обратная масштабному коэффициенту.
Поскольку нейтрино имеют ненулевую массу (возможно, 0,1 эВ — см. Battye & Moss 2014 , но по крайней мере одно нейтрино должно иметь массу эВ). Они отделяются от остальной Вселенной примерно через 1 секунду и свободно распространяются. Затем расширение уменьшает их импульсы до такой степени, что они должны иметь температуру K в современной Вселенной типичные кинетические энергии составляют 0,2 мэВ (например, см. Kaboth et al. 2010 ) и могут иметь скорости только (в зависимости от их фактической массы) возможно км/с и поэтому нерелятивистские .
Так что действительно, (массивные) нейтрино возникли из «горячей» темной материи и остыли по мере старения Вселенной. Нейтрино ведут себя как радиационные частицы в ранней Вселенной (и после эпохи рекомбинации), но однажды падает ниже их энергии массы покоя, тогда они не «горячие».