追寻宇宙中微子背景辐射
宇宙微波背景辐射是众所周知的。顶着“大爆炸的回响”、“创世遗迹”这些夺人眼球的光环，再加上时不时爆出的相关新发现，真的是想回避都难。与之相比，同为大爆炸余波的宇宙中微子背景辐射，认知度和人气就要低得多了。
但是微波背景辐射的光子是起源于宇宙年龄38万年之时的。在此之前，新生宇宙的温度和密度过高，物质以等离子体的形式存在，光子与等离子体中的电子耦合在一起，而无法自由传播。只有当电子与原子核结合形成中性原子之后，宇宙才变得对光子透明。所以说宇宙微波背景追溯了大爆炸本身，其实并不十分严格。作为比较，由于中微子与物质粒子发生作用的概率要小得多，中微子在宇宙年龄只有2秒的时候即已脱耦，之后几乎是不受任何干扰地传播，因此理论上宇宙中微子背景辐射更能反映极早期宇宙的特性。
另一处与光子不同之处是，现在通过中微子振荡，中微子具有非零质量已成定论。这样一来，中微子背景辐射就会受到引力的影响，如果粒子速度慢于某处巨型引力势阱（如星系团）的逃逸速度，它们就会束缚其中。虽然计算表明，被束缚在星系或星系团中的背景中微子比例并不大，但银河系中太阳系所在的位置也可能存在背景中微子密度超出的现象。
与其他来源的天体中微子相比，宇宙中微子背景的流量并不低。但是随着宇宙的膨胀，脱耦时能量可达2.5 MeV的原初中微子到了如今只具备10-4 eV量级的能量（合不到1.95开尔文）。中微子与普通物质只存在弱相互作用，探测起来本已时分困难，寻找能量如此低的中微子更是难上加难，所以这种难以捉摸的成分至今仍没有实现直接探测，这可能也是它知名度不高的主要原因。
宇宙中不同来源中微子的能量与流量。可见源自大爆炸的宇宙中微子背景（最左侧）流量虽高，但能量极低。
需要指明的是，微波和中微子背景对应的温度并不相同。个中原因是，中微子脱耦温度要高于电子的静能。在中微子脱耦之前（以至脱耦后，正负电子湮灭前），中微子和光子温度一致，随宇宙的膨胀而下降。但光子的能量在随后发生的正负电子湮灭中有所提升，而中微子温度却不受这一过程的影响。由此带来的温度差保持至今，形成了理论上背景中微子温度略低于光子的局面。
尽管直接探测还有待时日，中微子背景辐射的存在已经得到了若干间接检验的证实，比如氦元素以及其他轻核的丰度。根据大爆炸核合成理论，原初各种同位素的比例不仅取决于表面上的膨胀速率，在深层次更取决于中微子的数量，因为中微子会对宇宙膨胀产生影响。当今宇宙中氦和氘核的丰度给出的原初中微子数量与标准模型的预言相符，而且丰度本身也为标准模型的正确性提供了强有力的佐证，这样看来中微子背景理应存在。此外核子丰度还能够限制中微子的不对称性，并经由中微子的数量有效对惰性中微子的存在设限，在此掠过不表。
另一种检验涉及宇宙大尺度结构。由于业已脱耦的中微子会对早期宇宙中的重子声波振荡带来阻尼，而且还会为宇宙的总辐射能带来额外的贡献，中微子背景如果存在，应当能够在如今的宇宙物质分布中留下印迹。反映在观测上，如果能够测得宇宙中各处密度起伏的分布，也能限制背景中微子的数量以及中微子的质量。
最近又有研究者给出了更加不依赖于理论模型的间接检验。这一方法的原理也在于原初中微子对宇宙引力场的改变，进而对重子声波振荡的影响。这种影响也会镌刻在微波背景辐射中。在早期宇宙的等离子体汤中，传播速度高于局域声速的相对论性中微子会变更驱动声波振荡的引力，进而改变振荡的振幅和相位角。这两种成分现在都通过对微波背景辐射最新数据的功率谱分析拣选了出来，这其中时间相位角的变化基本上只能归结为中微子背景的影响。
微波背景辐射的角功率谱。
那么宇宙中微子背景的直接探测呢？虽然困难重重，但这个话题由于自身的重要性，一直没有淡出研究者的视线。直接探测的第一种方法是中微子在特定的靶上与核子发生相干弹性散射。这一过程发生的前提是中微子的德布罗意波长远大于散射靶内物质的原子间距，这样就可以实现对入射中微子的折射或反射，同时靶内物质也会由中微子带来动量。只要测量靶的加速度，就可以反推背景中微子的信息了。但是中微子带来的加速度微乎其微，现有技术（甚至在不久的将来预期可能出现的技术）几乎无法对其进行可靠测量，因此这条途径的前景并不明朗，除非短时间内相关仪器的灵敏度可以提升1000倍以上。
还有一种渠道是借助逆β衰变的核子的反中微子俘获效应。早在1962年，著名物理学家史蒂芬·温伯格就提出可以通过这一手段来寻找宇宙中微子背景辐射。在这一反应中，核子俘获反中微子后衰变为新的核子，并释放出正负电子对。对于探测背景中微子的目的来说，最适宜的核子就是氚，也就是原子核中含有一个质子和两个中子的氢同位素。现在MARE、KATRIN、Project 8以及PTOLEMY等一实验都是使用这一方法尝试捕获原初中微子，同时强子对撞机也可以借助衰变来进行相关探索。但是这里中微子的流量仍旧是个问题，除非背景中微子的局域密度超出大得超乎想象，很可能大多数现有仪器并不能实现直接探测的目标。另外也有研究者提出，中微子背景与宇宙线粒子发生的逆β衰变过程会导致宇宙线能谱在膝区发生变化，这样根据宇宙线能谱就可以限制背景中微子的特性，但由于膝区的真正成因众说纷纭，此说尚未得到公认。
与中微子的弹性散射以及逆β衰变相比，寻找极高能宇宙中微子谱中的凹陷特征可能更为现实一些。这种方法背后的物理过程是中微子与中微子之间发生的散射。由于中微子可能并不会受到GZK截断的影响，极高能中微子与背景低能中微子之间的Z共振过程会在中微子能谱的高能端引入明显的凹陷，凹陷的具体位置取决于特高能中微子源的红移以及三种中微子的质量。不过自然界是否存在流量足够的特高能中微子源着实有点不确定。
考虑不同的初始中微子能谱以及产星活动模型得出的极高能中微子谱，图中的凹陷都是由与背景中微子发生散射产生的。
总之，宇宙中微子背景辐射现在仍处未决状态。虽然种种间接证据基本可以敲定它的存在，但若要直接捕获这一极难探测的重要成分，还是需要仪器的进一步发展，再加上那么一点点运气的。以现有技术水平来说，除了高能中微子谱的凹陷，最有希望接收到原初中微子的仪器要算Project 8和PTOLEMY了。倘或真的有那么一天，研究者不仅确认接收到了来自宇宙微波背景的信号，还可以像观测微波背景那样测定它的各种性质，影响必然是极其深远的，宇宙学领域也会向前更迈进一步。
