При рекомбинации Вселенная стала прозрачной для электромагнитного излучения после того, как Вселенная расширилась достаточно, чтобы остыть и образовать нейтральные атомы. До этого плазма материи была фактически непрозрачна для электромагнитного излучения из-за томсоновского рассеяния на свободных электронах, поскольку средний свободный путь, который каждый фотон мог пройти до встречи с электроном, был очень коротким.
Томсоновское рассеяние хорошо останавливает фотоны, но не нейтрино. Теоретически известно рассеяние нейтрино, но его вероятность очень мала, насколько я знаю.
Почему мы не можем обнаружить нейтрино из дорекомбинационной эры, которые могут рассказать что-то еще о начальных фазах Вселенной?
Вы совершенно правы: нейтрино обещают предоставить нам окно, которое дает нам более глубокое представление о Большом взрыве, чем окно, обычно предоставляемое фотонами.
Космический телескоп Хаббл дает нам снимки галактик во Вселенной, которой всего 600 миллионов лет. Хотя этот подвиг доводится до широкой публики как большая новость, Хаббл и близко не подходит к исчерпанию глубины проникновения фотонов. Истинные возможности фотонов обеспечиваются телескопами, которые наблюдают на длинах волн, намного превышающих длину волны видимого света. Космические телескопы COBE, WMAP и Planck делают это и дают нам представление о самой ранней Вселенной, доступной через фотоны: вселенной, которой всего 380 тысяч лет.
Учитывая, что в прежние времена Вселенная была непрозрачна для света любой длины волны, мы, кажется, достигли предела того, насколько глубоко мы можем исследовать наше прошлое.
Введите нейтрино. Если мы найдем практические способы обнаружения нейтрино сверхнизкой энергии, мы сможем погрузиться намного глубже, чем когда-либо прежде, в теорию Большого взрыва. Нейтрино обещают открыть окно во вселенную, которой всего две секунды. Перспектива, которая вызовет у многих космологов слюни.
Тем не менее, технические проблемы огромны, и многие считают, что человечество, возможно, никогда не сможет напрямую наблюдать за такой чрезвычайно эмбриональной Вселенной. Однако мы должны иметь в виду, что нейтринной астрономии всего 25 лет, и она находится в самом зачаточном состоянии. Наблюдения нейтрино достигли стадии зрелости, сравнимой со зрелостью фотонной астрономии в то время, когда Галилей впервые направил телескоп на ночное небо. С тех пор мы прошли долгий путь. Шаг от наблюдения нескольких первых внегалактических нейтрино двадцать пять лет назад до подробного наблюдения космического нейтринного фона, вероятно, не намного больше, чем шаг от первого телескопа Галилео до WMAP.
Обнаружение космического нейтринного фона (~ 1,95 К) чрезвычайно сложно (по сравнению с космическим микроволновым фоном) и до сих пор никогда не проводилось напрямую. Это потому, что нейтрино очень слабо взаимодействует с материей, в отличие от фотонов. Мы должны построить очень большие детекторы. (Но если они ведут себя как фотоны, мы не можем использовать их для наблюдения ранней Вселенной.)
Я также нашел весьма полезные вводные слайды по этой проблеме на сайте lbl.gov: http://www-physics.lbl.gov/seminars/old/Petr_Vogel.pdf .
Цяньи Го