Mi comprensión del "mecanismo" microscópico de la radiación de cuerpo negro* en un gas es la siguiente: las interacciones entre las distribuciones de carga fluctuantes en las partículas de un gas crean un campo electromagnético aleatorio microscópico. Las partículas interactúan con este campo y entre sí directamente (por ejemplo, en colisiones), produciendo radiación electromagnética en un espectro continuo que es consistente con el espectro del cuerpo negro.
Esto significa que solo los gases que realmente se acoplan al campo electromagnético pueden producir radiación de cuerpo negro. Esto está bien para casi toda la materia normal** en el universo, ya que casi toda la materia está abiertamente cargada eléctricamente o es una partícula compuesta que tiene componentes cargados y, por lo tanto, tiene una distribución de carga fluctuante. (En el caso de un gas fotónico, los constituyentes en sí mismos no están cargados, pero la radiación de cuerpo negro y el espectro de cuerpo negro son equivalentes, porque esencialmente son radiación de cuerpo negro). Este no es el caso de los neutrinos. Son partículas puntuales de larga vida sin carga eléctrica y, como tales, no deberían poder interactuar con el campo electromagnético. Entonces, un gas de neutrinos no produciría radiación de cuerpo negro.
¿Se cree que esto es cierto? El único "gas de neutrino" en equilibrio térmico que conozco es el conjunto de neutrinos reliquia creado junto con el CMB, y la dificultad de medir neutrinos de baja energía significa que probablemente no mediremos esto en el corto plazo. . Sin embargo, ¿hay observaciones que apoyen esta línea de razonamiento?
* Me doy cuenta de que la radiación de cuerpo negro es un fenómeno macroscópico estadístico, por lo que cualquier apariencia de un "mecanismo" microscópico está exagerando un poco la verdad. Es por eso que no intento entrar en detalles en esta explicación.
**Excepto la materia oscura, obviamente. Lo cual, en masa, debería con todos los derechos ser considerado la "materia normal" en este universo, pero eso no viene al caso.
Existe una diferencia entre el equilibrio termodinámico local y completo. Los neutrinos cósmicos reliquia son un ejemplo de los primeros. Su distribución de energías cinéticas puede describirse mediante una sola temperatura, pero no están, y no lo han estado durante mucho tiempo, en equilibrio con un campo de radiación a la misma temperatura.
Para estar en completo equilibrio termodinámico y emitir radiación de cuerpo negro, los neutrinos tendrían que ser ópticamente gruesos para la radiación del universo. Ese no es el caso ahora, pero efectivamente lo era antes de que los neutrinos se "desacoplaran" de la materia bariónica aproximadamente 1 segundo después del Big Bang. Antes de esto, se podía decir que el gas de neutrino estaba en CTE con el campo de radiación debido a interacciones débiles que los mantenían en equilibrio con leptones, protones y neutrones cargados.
Así que tenga en cuenta que la clave aquí es que, en principio, los neutrinos pueden ser ópticamente gruesos, pero eso se debe a que pueden estar en equilibrio con bariones/leptones cargados a través de reacciones como
Slereah
probablemente_alguien