中微子和BBN（以及CMB）

详细研究了BBN对中微子振荡引起的中微子不对称性的影响

Detailed study of BBN implications of neutrino oscillation generated neutrino asymmetries in some four neutrino models

我们重新研究了几个四中微子模型中中微子不对称性的演化。第一种情况涉及通过$ν_e \leftrightarrow ν_s$振荡直接产生$L_{ν_e}$。在第二种情况下，我们考虑质量等级$m_{ν_τ} \gg m_{ν_μ}, m_{ν_e}, m_{ν_s}$，其中$ν_τ\leftrightarrow ν_s$振荡产生一个大的$L_{ν_τ}$和一些这种不对称性被转换成$L_{ν_e}$的$ν_τ \leftrightarrow ν_{e}$振荡。我们估计BBN的宇宙学有趣的$δm^2$值的范围内的影响。本文改进了以前发表的工作，考虑到有限的再布居率和时间依赖的扭曲的中微子动量分布。对化学解耦处理也进行了改进。

CMB和BBN对非标准宇宙学模型的互补约束

Complementary constraints on non-standard cosmological models from CMB and BBN

我们研究度量仿射引力（MAG）启发的宇宙学模型。这些模型使用SNIa数据进行统计估计。我们还利用宇宙微波背景观测和大爆炸核合成分析来约束密度参数$Ω_{ψ,0}$，它与底层时空的非黎曼结构有关。我们认为，虽然该模型是统计上可接受的SNIa分析，补充更严格的限制从CMB和BBN表明，与密度参数与$a^{-6}$缩放行为的模型几乎被排除。如果我们假设基于MAG的宇宙学模型在宇宙的所有阶段都是有效的，那么与SNIa数据相比，CMB和BBN的参数估计对低红移下非黎曼结构的存在有更强的限制。

CMB（和其他）对BBN的挑战

CMB (And Other) Challenges To BBN

原始核合成提供了一个宇宙只有几分钟大时重子普遍丰度的探测器。最近对宇宙微波背景（CMB）各向异性的观测，探测了宇宙几十万年时的重子丰度。在最近的过去，当宇宙有几十亿年甚至更老的时候，对Ia型超新星和星系团的观测提供了一个与早期宇宙值非常一致的重子密度的补充测量。这三次测量结果的一致性，是对宇宙学标准模型令人印象深刻的确认。然而，有一个暗示，CMB的观测结果可能与大爆炸核合成（BBN）的观测结果并不完全一致。如果BBN和CMB之间的这种“紧张关系”持续下去，宇宙学的标准模型可能需要修改。在这里，在致力于Silvia Torres-Peimbert和Manuel Peimbert的贡献中，我们描述了中微子和反中微子之间的不对称性（“中微子简并性”）如何解决BBN和CMB之间可能的冲突。

用大爆炸核合成方法处理不育中微子

Reconciling sterile neutrinos with big bang nucleosynthesis

我们重新审视大爆炸核合成（BBN）的中微子与不育物种的混合界限。这些界限依赖于假设残余中微子不对称性$L_ν$非常小。我们表明，$L_ν$足够大（大于约$10^{-5}$）的标准BBN界限不适用。我们将这个结果应用到大气中微子异常的无菌中微子解中，并表明对于$L_ν > 7 \times 10^{-5}$，它与BBN是一致的。与电子中微子混合的无菌中微子的BBN边界也可以被大大削弱。

活跃-无菌中微子混合的BBN边界

BBN bounds on active-sterile neutrino mixing

核合成限制的混合的活性中微子与可能的不育的帐户得到的实验确定的所有活性中微子之间的混合。早期推导的界限，有效的主动主动混合的情况下，重新分析和显着的差异被发现在共振的情况下。通过求解完整的积分-微分动力学方程组，得到了解析和数值结果。一个很好的协议之间的分析和数值方法被证明。可能大的宇宙学轻子不对称性的作用进行了讨论。

暗能量的BBN和CMB约束

BBN And CMB Constraints On Dark Energy

目前的观测数据支持不同于标准模型的宇宙学模型，这是由于存在某种形式的暗能量，也许是由于对更熟悉的暗物质的额外贡献。原始核合成提供了一个窗口，宇宙的非常早期的演化和大爆炸核合成（BBN）的约束可以约束的参数模型的暗物质/能量在红移的订单十亿。在宇宙微波背景（CMB）辐射上留下的温度波动谱，为我们打开了一扇完全不同的宇宙窗口，从红移一万量级一直到现在。CMB各向异性谱提供了对新物理的约束，这些新物理独立于BBN，并与BBN的约束互补。在这里，我们考虑三类模型的暗物质/能量：额外的粒子，这是相对论在宇宙的早期演化（X）; Quintessence模型，涉及最小耦合标量场（Q）;模型与非最小耦合标量场，它修改的引力强度在宇宙的早期演化（G）。我们约束这些模型的参数使用的数据从BBN和CMB，并确定在其参数空间中的允许区域符合更苛刻的联合BBN和CMB的约束。对于X和Q，这种一致性相对容易找到;对于标量场具有逆幂律势的G模型，这就比较困难了。

从CMB再谈氦原子吸收的约束

Revisiting the Constraint on the Helium Abundance from CMB

我们重新审视了原始氦质量分数Yp的约束，从观测的宇宙微波背景（CMB）单独。通过最小化最近的CMB实验的卡方在其他6个宇宙学参数，我们得到了相当弱的约束为0.17 < Yp < 0.52在1 σ C. L。一个特定的数据集。我们还研究了未来的宇宙学参数的约束时，我们考虑到标准大爆炸核合成（BBN）理论的预测作为一个先验的氦的质量分数，其中Yp可以固定为一个给定的能量密度的重子。我们讨论了标准BBN的预测对CMB分析的影响。

BBN和WMAP的中微子有效数和重子不对称性

Effective number of neutrinos and baryon asymmetry from BBN and WMAP

我们使用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的宇宙背景辐射（CBR）数据，辅以哈勃太空望远镜（HST）对哈勃常数的关键项目测量，对大爆炸核合成（BBN）和重组时期的相对论自由度和重子不对称性进行了限制，以及最新的氘丰度汇编和原始氦丰度测量。这些关键的宇宙学和粒子物理学参数的导出值之间的协议在这些广泛分离（在时间或红移）的时代是显着的。结合CBR和BBN数据，我们发现中微子有效数和重子不对称性（重子与光子数比η）的2σ范围分别为1.7-3.0和5.53-6.76 \times 10^{-10}。

在早期宇宙中隐藏相对论自由度

Hiding relativistic degrees of freedom in the early universe

我们量化的程度，额外的相对论性能量密度可以被掩盖的中微子不对称性，而不冲突的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）测量的重子不对称性。在大的电子中微子不对称性存在的情况下，大爆炸核合成（BBN）和WMAP在2σ允许的有效中微子略多于7个。同样的电子中微子简并度，使BBN对原始氦丰度的预测与观测推断的值相一致，也通过抑制BBN之前的热化，使LSND中微子与BBN相一致。

对中微子振荡参数的更一般的BBN约束--放松或加强

More General BBN Constraints on Neutrino Oscillations Parameters - Relaxed or Strengthened

在<->振荡前nu_s非零布居的更一般情况下，讨论了具有非平衡nu_e nu_s振荡的BBN。在<->nu_s态0&lt;=delta N_s&lt;=1的不同初始布居数和各种振荡参数下，计算了存在nu_e nu_s振荡的He-4原初产生量Y_p（delta N_s）。非零Δ N_s对He-4有双重影响：（i）它提高了能量密度，从而增加宇宙膨胀率，导致Y_p的产生过剩;（ii）它抑制了振荡对BBN的动力学效应，即振荡引起的nu_e能谱畸变和中微子-反中微子不对称性对前BBN核子动力学的影响，导致Y_p的产生过剩减少。根据振荡参数的不同，一种或另一种效应可能占主导地位，相应地导致宇宙学约束的松弛或随着Δ N_s的增加而加强。对于<->不同的nu_s初始种群，我们计算了nu_e nu_s振荡参数的更一般的BBN约束，对应于3%Y_p的超额生产。这种情况下的宇宙学约束随着Δ N_s值的增加而加强。

用BBN和CMBR约束中微子物理

Constraining neutrino physics with BBN and CMBR

我们进行了一个可能性分析的最近的结果宇宙微波背景辐射的各向异性从BOOMERanG和DASI实验表明，他们挑选出一个有效的中微子数与标准的大爆炸核合成。我们还考虑大爆炸核合成的简并提供新的有效相对论自由度$N_ν$，特别是中微子化学势$ξ_α$的界限。当包括超新星Ia数据时，我们发现，在$2σ$，$N_ν\leq 7$和$-0.01 \leq ξ_e \leq 0.22$，$|ξ_{μ,τ}|\leq 2.6$。

法医宇宙学：用BBN和CBR探测重子和中微子

Forensic Cosmology: Probing Baryons and Neutrinos With BBN and the CBR

在宇宙演化的前20分钟，由大爆炸核合成（BBN）产生的轻核素的原始丰度对重子的普遍密度和早期宇宙的膨胀率很敏感。例如，虽然氘是一个很好的气压计，氦-4提供了一个准确的计时器。大约40万年后，当宇宙背景辐射（CBR）从质子和电子的电离等离子体中释放出来时，温度波动的光谱也取决于（除其他参数外）重子密度和相对论性粒子的密度。BBN和CBR所施加的约束之间的比较揭示了宇宙在其演化过程中两个相距甚远的时期的惊人一致的图像。结合这两个探针导致目前的重子密度的新的估计和粒子物理学的标准模型以外的可能的物理更严格的限制。在这篇评论中，这些互补的探针的普遍重子密度和早期宇宙膨胀率之间的一致性被利用，以提供新的约束遗迹中微子和反中微子之间的任何不对称性（中微子简并）。

大质量Tau中微子的原始核合成

Primordial Nucleosynthesis with Massive Tau Neutrinos

一个巨大的长寿命的τ中微子在MeV制度修改了原始轻元素丰度预测的大爆炸核合成（BBN）计算。这种效应被用来推导τ中微子质量的极限。由于最近的观测情况变得有些混乱，部分，本质上不一致，我们重新考虑的τ中微子质量的BBN限制。为此，我们使用我们新开发的BBN代码来计算原始丰度作为tau中微子质量和宇宙重子密度η的函数。我们推导出几组所谓的原始丰度的η-τ-中微子-质量-平面的一致性区域。在某些情况下，一致区只存在于τ中微子质量不为零时。目前，BBN并没有提供支持或反对τ中微子质量的明确证据。

早期宇宙重子密度和膨胀率的限制

Constraining The Early-Universe Baryon Density And Expansion Rate

我们探索宇宙学和粒子物理学的标准模型的扩展的限制，修改早期宇宙膨胀率S = H '/H（参数化的有效中微子数N_nu）。比较了20分钟BBN与400 kyr CMB和14 Gyr LSS的N_nu和重子密度参数（eta_B = n_B/n_gamma = 10^（-10）* eta_10）的约束。BBN对N_nu提供了最强的约束（在95%置信度下1.6 < N_nu < 3.3），但对eta_B提供了较弱的约束。CMB/LSS最好地约束了重子密度（在95%置信度下为5.9 < eta_10 < 6.4），与N_nu无关，但提供了相对较弱的N_nu约束，与N_nu = 3一致。使用最佳拟合值和CMB/LSS导出的参数的允许范围来计算BBN预测的原始丰度产生与观测推断的氘丰度和与4 He的良好一致性的极好的协议，确认BBN和CMB/LSS结果之间的一致性。然而，BBN预测的7 Li丰度很高，是3倍或更多。我们评论的N_nu值和一个可能的异常推断的Ly-alpha森林观测的物质功率谱。我们的BBN和CMB/LSS结果之间的良好一致性允许我们限制任何BBN后熵产生以及限制任何非热化相对论粒子的产生，并允许我们将它们结合起来，发现95%的范围，1.8 < N_nu < 3.2和5.9 < eta_10 < 6.4。

四中微子模型中的遗迹中微子不对称性和大爆炸核合成

Relic neutrino asymmetries and big bang nucleosynthesis in a four neutrino model

普通中微子和惰性中微子之间的振荡可以在早期宇宙中产生大的中微子不对称性。这些不对称性可以通过改变核反应速率来显著影响大爆炸核合成（BBN）。我们在一个由中微子异常和暗物质问题激发的三个普通中微子和一个不育中微子组成的模型中研究了这一现象。我们计算如何轻子不对称性产生的温度下，他们对BBN的影响演变。原始氦生产的不对称性的影响被确定，导致BBN期间的中微子味的有效数量约为2.7或3.1取决于轻子不对称性的符号。

The Increase in the Primordial He-4 Yield in the Two-Doublet Four-Neutrino Mixing Scheme

We assess the effects on Big Bang Nucleosynthesis (BBN) of lepton number generation in the early universe resulting from the two-doublet four-neutrino mass/mixing scheme. It has been argued that this neutrino mass/mixing arrangement gives the most viable fit to the existing data. We study full 4 x 4 mixing matrices and show how possible symmetries in these can affect the BBN He-4 abundance yields. Though there is as yet no consensus on the reliability of BBN calculations with neutrino flavor mixing, we show that, in the case where the sign of the lepton number asymmetry is unpredictable, BBN c…

用CMB实验精确测量原始$^4$ He

Precision Primordial $^4$He Measurement with CMB Experiments

大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景辐射（CMB）是宇宙学的两大支柱。标准BBN精确地预测了原始轻元素丰度（$^4$ He，D，$^3$ He和$^7$ Li），这取决于一个参数，重子密度。轻元素观测被用作气压计。宇宙微波背景辐射的各向异性也包含了宇宙内容的信息，这使得对大爆炸模型进行重要的一致性检查成为可能。此外，CMB观测现在有足够的精度，不仅可以确定总重子密度，而且可以分辨其主要成分H和$^4$ He。我们提出了一个全球性的分析所有最近的CMB数据，特别强调与BBN理论和轻元素观测的一致性。我们发现$Ω_{B}h^{2}=0.025+0.0019-0.0026$和$Y_{p}=0.250+0.010-0.014$（重子质量的分数为$^4$ He）单独使用CMB数据，与$^4$ He丰度观测。建立这种一致性，我们表明，包括BBN理论先验显着减少了参数空间的体积。在这种情况下，我们找到了$Ω_{B}h^2=0.0244+0.00137-0.00284$和$Y_p = 0.2493+0.0006-0.001$。我们还发现，氘丰度观测的列入减少了$\sim $ 2的因子的$Y_p$和$Ω_{B}h^2$范围。进一步的轻元素观测和CMB各向异性实验将完善这种一致性，并使BBN和CMB成为精确宇宙学的工具。

如何从BBN中获得更少的氦和更多的中微子

How to get less helium and more neutrinos from BBN

我们讨论BBN的存在下，一个非最小耦合的精粹模型。在其中一些模型中，引力常量和宇宙膨胀率比标准模型预测的要小。氦的丰度则更小，可能解决理论和观测之间的边缘分歧。此外，对中微子种类的限制也可以放宽。

大气中微子异常的$ν_μ\to ν_s$解对早期宇宙学的意义

Implications of the $ν_μ\to ν_s$ solution to the atmospheric neutrino anomaly for early Universe cosmology

通过数值求解量子动力学方程，我们计算了大气中微子异常的$ν_μ\to ν_s$振荡解与$N_{eff}^{BBN} \stackrel{<}{\sim} 3.6$严格的大爆炸核合成（BBN）界一致的参数范围.我们表明，这需要τ中微子的质量范围$m_{ν_τ} \stackrel {>}{\sim} 4 eV$（为$|δm^2_{atm}| = 10^{-2.5} eV^2$）。我们讨论了这种情况下的热+冷暗物质，BBN和各向异性的宇宙微波背景的影响。

从WMAP看原始核合成

Primordial Nucleosynthesis in Light of WMAP

大爆炸核合成长期以来一直是宇宙重子密度$\omb h^2$，或重子光子比η的主要测定方法。最近，CMB各向异性的数据对η变得越来越敏感。这两种独立测量的比较为大爆炸宇宙学提供了一个关键的检验。威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）首次发布的结果标志着这项测试的里程碑。由于WMAP的精度，CMB现在对η提供了明显更强的约束。我们讨论了BBN理论和轻元素观测的现状（包括它们可能存在的残留系统误差）。由此产生的BBN重子密度预测与WMAP预测总体一致，这是对热大爆炸宇宙学的重要而非平凡的确认。除此之外，强大的CMB气压计可以用作BBN的输入，人们可以准确地预测原始轻元素丰度。通过与观测结果的比较，人们可以对后BBN核合成过程和相关的天体物理学有新的认识。最后，人们可以在BBN时代测试非标准物理的可能性，现在所有的轻元素都可以作为探针。事实上，在WMAP的精度η下，氘已经开始与\he 4对非标准物理的灵敏度相媲美，而额外的D/H测量可以进一步改善这一点。

WMAP后原始核合成的现状：新的BBN编码的结果

Present status of primordial nucleosynthesis after WMAP: results from a new BBN code

本文根据WMAP实验中CMB各向异性的最新结果，对原始核合成的现状进行了报道。核丰度的理论估计，以及相应的不确定性，使用一个新的数字代码，通常认为所有的核率已更新使用最新的可用数据进行评估。此外，还包括了以前计算中忽略的其他过程。结合CMB和氘的原始核合成预测的分析，给出了与最简单的三个非简并中微子的情况很好地一致的相对论自由度的有效数目。我们的研究结果似乎指出了可能的系统影响4He质量分数测量，或外来物理的影响，如轻微退化的遗迹中微子背景。

中微子振荡如何在大爆炸核合成过程中诱导有效中微子数小于3

How neutrino oscillations can induce an effective neutrino number of less than 3 during Big Bang Nucleosynthesis

普通无菌的中微子振荡可以在早期宇宙中产生显著的中微子不对称性。在本文中，我们扩展这项工作的中微子不对称性和轻元素丰度在大爆炸核合成（BBN）时代的计算演变。我们表明，一个显着的电子中微子不对称性可以产生的方式，是近似独立的振荡参数$δm^2$和$\sin^2 2θ$的一系列参数在一个有趣的一类模型。数值的不对称性导致的预测，在BBN期间的中微子味的有效数量是约2.5或3.4取决于不对称性的符号。有趣的是，一类原始氘丰度数据有利于中微子的有效数量在小于3的BBN时代的味道。

标准和简并原始核合成与最近的实验数据

The standard and degenerate primordial nucleosynthesis versus recent experimental data

我们报告的结果大爆炸核合成（BBN）的基础上更新的代码，与其他最近的类似分析的预测相比，准确度的顺序为0.1%的He 4丰度。我们讨论的兼容性的理论结果，为消失的中微子化学势，与观测数据。通过似然分析得到了相对论中微子数和重子丰度的界。我们还分析了大中微子化学势对原始核合成的影响，最近的宇宙微波背景辐射谱的结果的动机。给出了电子中微子化学势和相对论中微子有效数的BBN不相容图。我们发现标准BBN与最近的BOOMERANG和MAXIMA-1结果似乎只是勉强一致，而对于大有效中微子数N_v \sim 10的简并BBN方案，一致性要好得多.

由中微子振荡引起的大中微子不对称性

Large neutrino asymmetries from neutrino oscillations

我们重新研究早期宇宙中的中微子振荡。与以前的研究相反，我们表明，大中微子的不对称性可能会出现由于普通中微子和不育中微子之间的振荡。这意味着大爆炸核合成（BBN）对质量的限制以及普通中微子与无菌中微子的混合是可以避免的。此外，中微子的不对称性可能很大（即$\stackrel{>}{\sim} 10\%$），因此通过核反应速率对BBN产生显著影响。

中微子振荡引起的谱畸变及其BBN效应

Neutrino Spectrum Distortion Due to Oscillations and its BBN Effect

本文研究了在<->振荡开始时，不同初始粒子数的无菌态Δ N_s的无菌中微子nu_e nu_s振荡引起的电子中微子能谱的畸变。分析了这种频谱畸变对大爆炸核合成的影响。在之前的出版物中，仅研究了初始空无菌状态的情况。在电子中微子退耦后的有效振荡模型中，计算了所有可能的Δ N_s：0&lt;= Δ N_s&lt;= 1时He-4的原始丰度，其中谱畸变对中子-质子跃迁的影响最大。结果表明，谱畸变效应不仅在小Δ N_s的情况下占主导地位，而且在大初始布居数nu_s的情况下也占主导地位。例如，在谐振情况下，它甚至可以对非常大的Δ N_s ~ 0.8起相当大的作用。

大爆炸核合成与中微子

Big Bang Nucleosynthesis and neutrinos

我们对大爆炸核合成（BBN）进行了简要回顾。我们讨论了氘和氦-4原始丰度的理论和观测不确定性及其对确定重要宇宙学参数的影响。此外，我们提出了一些最近的结果，在早期宇宙中的积极无菌中微子振荡和它们对BBN的影响。

CMB各向异性约束下的原始磁场及其在BBN前后的产生和演化

Primordial magnetic field constrained from CMB anisotropies,and its generation and evolution before, during and after the BBN

原始磁场（PMF）对宇宙微波背景（CMB）的功率谱和大尺度结构的形成有重要影响。在这篇论文中，我们计算了在光子最后散射表面（PLSS）处包含幂律磁场所产生的CMB温度各向异性。然后，我们推导出一个上限的原始磁场的基础上，我们的理论分析的功率过剩的小角尺度。我们已经考虑到了几个重要的影响，如修改后的物质声速在磁场的存在。推导出在目前1 Mpc尺度下$|B_λ|\lesssim$的场强上限为4.7 nG。这是通过将包括Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应在内的理论计算结果与Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）、宇宙背景成像仪（CBI）和Arcminute宇宙学测辐射热计阵列接收机（ACBAR）的小尺度CMB各向异性观测数据进行比较而得到的。我们讨论了几种可能的机制的产生和演变的PMF之前，期间和之后的BBN。

非标准大爆炸核合成情景

Non-Standard Big Bang Nucleosynthesis Scenarios

简要介绍了非标准大爆炸核合成（BBN）方案。总结了在小尺度或大尺度不均匀性、反物质畴、稳定或不稳定的大质量中微子、中微子振荡、中微子简并、大质量衰变粒子等BBN方案中轻元素核合成的趋势和结果。

中微子统计与大爆炸核合成

Neutrino statistics and big bang nucleosynthesis

中微子可能违反自旋统计定理，因此尽管有自旋一半，但仍服从玻色统计或混合统计。我们找到了中微子的广义平衡分布函数，它依赖于一个单一的费米玻色参数κ，并且当κ从-1变到+1时，它在玻色分布和费米分布之间连续插值。我们考虑在玻色子或部分玻色子中微子存在下大爆炸核合成（BBN）的修改。对于纯玻色子中微子，与通常的费米-狄拉克情况相比，4 He的丰度变化为-3.2%（相当于中微子有效数减少ΔN_v =-0.6），2 H的丰度变化为+2.6%，7 Li的丰度变化为-7%。这些变化提供了更好的拟合BBN数据。如果不偏离中微子的费米性质，未来的BBN研究将能够将费米玻色参数限制在κ> 0.5，我们还评估了未来CMB和LSS观测对费米玻色参数的敏感性。

具有CMB输入的原始核合成：探测早期宇宙和光元素天体物理学

Primordial Nucleosynthesis with CMB Inputs: Probing the Early Universe and Light Element Astrophysics

宇宙微波背景（CMB）对重子-光子比$η\propto Ω_{\rm baryon} h^2$的测定将从（标准）大爆炸核合成（BBN）计算中删除最后一个自由参数。这将使BBN成为早期宇宙物理学的更敏锐的探测器，例如，大大改进了BBN对轻中微子种类$N_{ν,eff}$的有效数量的测量。我们展示了如何CMB可以提高这一限制，目前的轻元素数据。此外，通过使用其他元素，特别是氘，将有可能独立于\he 4来限制$N_{ν,eff}$;这将允许更严格的限制和系统学测试。例如，如果$η\sim 6.0\times 10^{-10}$为$η$，则3%的$η$测量值与10%（3%）的原始D/H测量值一起可以测量$N_{ν,eff}$至$σ_{95%}(N_ν) = 1.8$（1.0）的95%置信水平。如果采用标准模型值$N_{ν,eff}=3$，则可以使用CMB的$η$（及其不确定性）对原始丰度进行准确预测。这些决定可以反过来成为关键的投入，在核合成历史（化学演化）的星系，从而对这些模型的约束。

大爆炸核合成和活性-惰性中微子混合：超级神冈中最大μ中微子τ中微子混合的证据？<->

Big Bang Nucleosynthesis and Active-Sterile Neutrino Mixing: Evidence for Maximal Mu Neutrino <-> Tau Neutrino Mixing in Super Kamiokande?

我们讨论了大爆炸核合成的最大$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合的限制。真空$ν_μ\leftrightarrowν_s$振荡被认为是超级神冈中微子观测数据的一种可能解释。基于最新的原始丰度测量结果，我们发现大爆炸核合成（BBN）的有效中微子种类数为$N_ν\la 3.3$.假设所有三个活跃的中微子都是轻的（质量为$\ll 1$ MeV），我们在两种情况下研究了BBN对$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合的约束：（1）可以忽略的轻子不对称性（标准图片）;（2）存在一个大的轻子不对称性，这是由$ν_τ\leftrightarrowν_{s'}$混合放大引起的（$ν_{s'}$是$ν_s$或另一种无菌中微子）。后一种方案最近已经被提出来调和BBN约束和大角度$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合。我们发现，大角度$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合在第一种情况下，这将产生$N_ν\approx 4$，被排除作为超级神冈数据的解释。在第二种情况下，$ν_μ\leftrightarrowν_s$解有可能避开BBN边界，但前提是满足200 eV $^2\la m^2_{ν_τ}-m^2_{ν_{s'}}\la 10^4$ eV $^2$，并且$ν_τ$以寿命$\la 10^3$年非辐射衰变。如果$ν_{s'}$比$ν_τ$轻得多，则该质量…

镜像中微子对早期宇宙学的意义

Implications of mirror neutrinos for early universe cosmology

精确宇称模型（英语：Exact Parity Model，缩写为EPD）是一种关于中微子质量和混合的理论，可以解决大气、太阳和LSND的异常。中微子扇区的中心特征是三对最大混合的普通中微子和镜像中微子。在大爆炸核合成（BBN）之前的早期宇宙中，普通镜中微子振荡可以产生大的中微子不对称性。大的中微子不对称性一般抑制镜像中微子的产生，足够大的$ν_e$不对称性可以直接影响通过核反应速率的轻元素合成。在本文中，我们提出了一个详细的计算的中微子不对称性的演变驱动的六味中微子部门，专注于对BBN的影响。

太阳中微子对BBN产生Li的限制

Solar Neutrino Constraints on the BBN Production of Li

利用最近WMAP测定的重子-光子比，10^{10} η= 6.14到几个百分点，大爆炸核合成（BBN）计算可以对轻元素同位素的丰度做出相对准确的预测，这些预测可以与观测丰度测定进行检验。在这个η值下，Li 7的丰度被预测为比低金属丰度晕矮星中观测到的要高得多。这种差异的可能解决方案包括：1）恒星大气层中Li 7的耗尽; 2）恒星参数选择产生的系统误差--最明显的是表面温度; 3）核合成计算中使用的核截面的系统误差。在这里，我们探讨了最后一种可能性，并集中在可能的系统误差在He 3（α，γ）Be 7反应，这是唯一重要的锂生产通道BBN。这个关键反应的截面的绝对值在实验上和理论上都知之甚少。因此，标准太阳模型和太阳中微子数据之间的一致性为横截面的变化提供了额外的约束（S_{34}）。使用Bahcall的标准太阳模型和最近的太阳中微子数据，我们可以排除系统性的S_{34}变化，这些变化是解决BBN Li 7问题在> 95% CL时所需的。He 3（α，γ）Be 7的实验室数据将加深我们对BBN和太阳中微子的理解，特别是在确定绝对截面及其不确定性时。尽管如此，似乎这种对Li 7 BBN问题的“核修复”是不可能的;其他可能的解决方案也被简要讨论。

新宇宙学中的原始核合成

Primordial Nucleosynthesis in the New Cosmology

大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的各向异性独立地预言了普适重子密度。比较他们的预测将为宇宙学提供一个基本的测试。结合使用BBN和CMB，我们将能够约束粒子物理，并预测原始的轻元素丰度。这些未来的分析取决于新的实验和观测数据。核截面的新实验数据将有助于减少BBN预测的理论不确定性。对轻元素丰度的新观测将进一步加强BBN对重子密度的探测。来自MAP和普朗克卫星的观测将以前所未有的精度测量CMB的波动，从而精确确定重子密度。当这些数据结合在一起时，我们将有机会进行精确的宇宙学研究。

牛顿常数的宇宙学约束

Cosmological Constraints on Newton's Constant

本文介绍了大尺度下牛顿常数偏差的宇宙学约束，分析了最新的宇宙微波背景（CMB）各向异性和大爆炸核合成（BBN）合成的轻元素的原始丰度。BBN将BBN历元典型尺度下的可能偏差限制在实验值的-5%到+1%之间，比如10^8 \sim 10^12 m，CMB将更大尺度下的偏差限制在2σ置信水平下的-26%到+66%之间。从球状星团等时线的演化出发，比较了宇宙学约束和天文学约束。

隐藏的宇宙微波背景的特征

Signatures of a hidden cosmic microwave background

如果有一个隐藏的光子--即在隐藏的扇区中的轻阿贝尔规范玻色子--它与标准光子的动力学混合可以产生隐藏的宇宙微波背景（hCMB）。对于meV质量，共振光子隐藏光子振荡发生在核合成（BBN）之后，但在CMB去耦之前，增加了中微子的有效数量，但也增加了重子与光子的比例。目前BBN和CMB数据之间的协议提供了新的约束动力学混合。然而，如果包括莱曼α数据，则中微子的有效数量优选大于3。很容易用hCMB来解释这种效应。有趣的是，所需的参数将在不久的将来通过实验室实验进行测试。

行人专用BBN

BBN For Pedestrians

大爆炸核合成（SBBN）的最简单的“标准”模型假设有三个轻中微子（N_nu = 3），没有明显的电子中微子不对称性，只留下一个可调参数：重子与光子的比率η。因此，任何一种核素的原始丰度都可以用来测量重子丰度，而从观测推断的氘原始丰度得出的值与目前的非BBN数据（主要来自WMAP调查）非常吻合。然而，使用同样的估计有SBBN预测的4 He和7 Li丰度和他们目前的，观测推断的原始丰度之间的张力，这表明N_nu可能不同于标准模型值3和/或可能有一个非零中性轻子不对称（或者，系统误差在丰度测定已被低估或忽略）。差异不大，数据允许的BBN参数的允许范围相当小。在这些范围内，BBN预测的D，3 He，4 He和7 Li的丰度是非常光滑的，单调的函数eta，N_nu，和轻子不对称性。可以通过简单的线性拟合来描述这些丰度（或它们的幂）对三个参数的依赖性，在它们的适用范围内，线性拟合精确到百分之几或更好。这里提出的拟合并没有最大限度地提高其精度，而是为了它们的简单性。为了确定范围的适用性和相对精度，他们进行了比较，详细的BBN计算，其效用说明了几个例子。考虑到BBN内部的紧张关系，这些拟合应该证明在进行详细的BBN计算之前，对促进非标准物理学和宇宙学建议的可行性研究是有用的。

附录：早期宇宙中中微子混合的最新情况

Addendum to: Update on neutrino mixing in the early Universe

根据最近的WMAP结果，我们更新了一类非标准BBN模型的约束条件，该模型同时具有非标准中微子分布和膨胀率中额外的有效中微子数。这些模型可以用两个参数Δ N_nu^tot和Δ N_nu^rho来描述，Δ N_nu^tot受原始氦丰度Y_p测量的约束，Δ N_nu^rho受CMB和原始氘数据的组合的约束。建议与标准BBN的小偏差。不同的非标准场景可以通过差Δ N_nu^f_nu= Δ N_nu^tot-Delta N_nu^rho的测量来区分。根据目前的数据，我们估计Delta N_nu^f_nu simeq-1.4 ^{+0.9}_{-1.4}，稍微不利于具有低膨胀率的解，其特征在于Delta N_nu^f_nu=0和负Delta N_nu^rho。只有当Y_pgtrsim> 0.24时，活性-无菌中微子混合才是一个可行的解释。大的正中微子化学势xi_i sim 0.05的存在，意味着Delta N_nu^rho simeq 0，可能是对所分析的非标准BBN模型中的数据的一种解释。有趣的是，它也将提供一种方法，以逃避宇宙学界限的“A 3+1”类四中微子混合模型。还考虑了一个衰变的无菌中微子的情况。

大爆炸核合成和宇宙微波背景对Higgs真空期望值时间变化的约束

Big Bang nucleosynthesis and cosmic microwave background constraints on the time variation of the Higgs vacuum expectation value

通过对大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的影响，我们导出了Higgs真空期望值$<ϕ>$随时间变化的约束条件。在前一种情况下，我们包括（以前忽略的）的影响，在氘核结合能的变化，这改变了$^4$他和氘丰度显着。我们发现，目前BBN对\higgs的相对变化的限制是$-(0.6 - 0.7) \times 10^{-2} < Delta<ϕ>/<ϕ> < (1.5 - 2.0) \times 10^{-2}$，其中确切的限制取决于我们选择的模型，我们为氘结合能对\higgs的依赖性。

非均匀中微子简并与大爆炸核合成

Inhomogeneous Neutrino Degeneracy and Big Bang Nucleosynthesis

我们研究大爆炸核合成（BBN）的情况下，非均匀的中微子简并，在大的长度尺度上的波动是足够小的限制，目前的元素丰度是均匀的。我们考虑两个有代表性的情况：简并的电子中微子单独，和所有三个中微子的化学势相等。我们使用线性规划方法来约束化学势的任意分布。对于目前的一套（高度限制性的）原始元素丰度的限制，均匀中微子简并几乎没有改变重子-光子比的允许范围。非均匀简并使得重子-光子比的下限几乎没有变化，但在这种情况下，上限可以大到1.1 \times 10 ^{-8}（仅电子中微子简并）或1.0 \times 10 ^{-9}（所有三个中微子的简并相等）。对于非均匀中微子简并的情况下，我们表明，有没有BBN上限的中微子能量密度，这是有界的，在这种情况下，只有从结构形成和宇宙微波背景的限制。

精确宇宙学和宇宙中重子的密度

Precision Cosmology and the Density of Baryons in the Universe

大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）各向异性测量提供了独立的、精确的重子密度测量，可以检验标准宇宙学的框架。早期的CMB数据与BBN的长期结论一致，即重子构成宇宙中物质的一小部分，但可能表明重子密度的值略高。我们明确了这两种方法所确定的，并指出，重子密度的不同值可以表明一个不一致或物理超越宇宙学和粒子物理学的标准模型。我们将讨论CMB各向异性中新物理的其他特征。

中微子有效粒子数的宇宙学约束

Cosmological Constraint on the Effective Number of Neutrino Species

我们讨论了中微子物种Nnu的有效数量的限制，从最近的宇宙学观测，如CMB，LSS，BBN，包括我们自己的分析，使用WMAP和发光的红星系功率谱数据。我们还讨论了它们对一些非标准宇宙学场景的影响，如低（兆电子伏尺度）再加热温度的场景和BBN和结构形成之间的衰变粒子的场景。

中微子物理学与原始元素丰度

Neutrino Physics and the Primordial Elemental Abundances

当采用标准中微子物理学的大爆炸核合成（BBN）计算与观测推断的氘（D）、$^3$ He、$^4$ He和$^7$ Li的原始丰度一致时，非标准中微子物理学就受到了限制。这些限制最敏感地取决于D和$^4$ He的丰度。对原始D和/或$^4$ He丰度的新观测测定可能会迫使对非标准中微子物理学的BBN约束进行修订。

宇宙微波背景观测对哈勃常数、Ω_重子和λ的约束

Constraints on Hubble's Constant, Omega_baryon and Lambda from Cosmic Microwave Background Observations

在本文中，我们将数据与理论进行比较。我们使用最新的宇宙微波背景（CMB）测量结果来约束哈勃常数h、重子分数Omega_b和宇宙学常数lambda。我们拟合的h-，欧米茄_b-和β-依赖的功率谱的数据。我们考虑的模型是平坦的冷暗物质（CDM）占主导地位的宇宙与平坦（n=1）的功率谱，因此所获得的结果只适用于这些模型。CMB观测可以排除一半以上的h-Omega_b参数空间.宇宙微波背景辐射的数据支持哈勃常数的低值; h \approx 0.35。优选低的Omega_b值（Omega_b ~ 0.03），但卡方最小值较浅，我们获得Omega_b < 0.28。一个模型的h \approx 0.40，Omega_b \approx 0.15和Omega_CDM \approx 0.85是允许的约束条件下的CMB数据，BBN，星系团重子分数和形状参数γ来自星系和星系团的质量密度功率谱。对于flat-lambda模型，CMB数据与BBN约束相结合排除了大部分h - lambda平面。Omega_o \approx 0.3、lambda \approx 0.7和h \approx 0.75的模型与CMB数据完全一致，但被超新星严格的新q_{o}限制排除在外（Perlmutter等人，1996）。CMB数据的拟合优度统计，BBN和超新星在h-λ平面上的约束的组合，将哈勃常数限制在0.23 < h …

暗能量状态方程的参数化

Parametrization of dark energy equation of state Revisited

对暗能量状态方程的各种参数化方法进行了比较研究。从LSS，CMB和BBN的天体物理约束的规定，以测试这些参数化的物理可行性和宇宙学的兼容性。4指数参数化的关键评价表明，Hannestad-Mörtsell以及李参数化是简单和透明的探测宇宙膨胀历史中的暗能量的演化，他们满足LSS，CMB和BBN约束的暗能量密度参数的最佳拟合值。

重子暗物质主导宇宙的CMB约束

CMB Constraints on a Baryonic Dark Matter-Dominated Universe

近年来，宇宙微波背景（CMB）各向异性的上限与星系形成理论的预测相结合，已经非常有力地排除了纯重子暗物质（BDM）宇宙。然而，它最近被认为是一个突出的第二峰的情况下，在各向异性谱测量的BOOMERanG-98和MAXIMA-1实验似乎有利于一个$Λ$ BDM模型时，结合标准的大爆炸核合成（BBN）的约束。在这封{ \it Letter}中，我们进一步研究了这个结果，表明如果宇宙是平坦的（$Ω=1$），那么使用CMB数据{ \it单独}，结构形成的纯重子绝热模型似乎是不可能的。将CMB数据与Ia型超新星（SNIa）数据相结合，使纯重子模型在高显著性下与平坦性不一致，并且比$3 σ$更远离BBN约束和HST关键项目结果$h=0.72 \pm 0.08$。这些结果表明，只有用{ \it ad hoc}性质对宇宙学进行彻底的修正，才能使重子模型（如MOND爱好者所提倡的模型）与当前的观测结果重新一致。

用中微子探测宇宙20分钟和40万年

Probing The Universe With Neutrinos At 20 Minutes And 400 Thousand Years

大爆炸核合成（BBN）和宇宙背景辐射（CBR）提供了宇宙早期演化及其粒子含量的互补探针。中微子在这两种情况下都起着重要的作用，影响了BBN在最初20分钟内产生的核素的原始丰度，以及当宇宙年龄约为40万年时在CBR上留下的温度波动谱。在这次演讲中，我回顾了中微子在宇宙演化的这些不同时期的物理效应，并将理论预测与观测数据进行比较，以探索宇宙学和粒子物理学的标准模型的一致性，并限制中微子物理学以及更普遍的超越标准模型的物理学。

WMAP对轻子不对称性和辐射能量密度的5年约束：对普朗克的启示

WMAP 5-year constraints on lepton asymmetry and radiation energy density: Implications for Planck

在本文中，我们设定的宇宙和中微子的性质的辐射含量的界限，通过使用WMAP-5年的CMB测量补充了大多数现有的CMB和LSS数据（WMAP 5+所有），施加也自洽BBN约束的原始氦丰度。我们考虑轻子非对称宇宙学模型参数化的中微子简并参数和相对论自由度的变化，由于可能发生的其他物理过程之间的BBN和结构形成的时代。我们发现，WMAP 5+所有的数据提供了强大的界限氦质量分数和中微子简并参数，竞争对手的保守分析，目前的数据氦丰度得到类似的界限。我们还发现物质能量密度与物质辐射等式z_re的红移之间有很强的相关性，这表明我们主要通过z_re的变化来观测相对论中微子的非零当量数，而不是WMAP小组所声称的中微子各向异性应力。我们预测，未来的普朗克卫星观测到的高角分辨率和灵敏度的CMB温度和偏振测量将减少这些参数的误差，使其值完全符合BBN界限。

从WMAP和2dFGRS得到的中微子质量和中微子种类数

Neutrino masses and the number of neutrino species from WMAP and 2dFGRS

我们已经进行了一个彻底的分析的约束条件，可以把中微子参数从宇宙学观测，最显着的是那些从WMAP卫星和2dF星系调查。对于这些数据，我们发现活动中微子质量本征态之和的上限为\sum m_nu < 1.0 eV（95%置信度），但是这个限制取决于先验。我们发现，WMAP和2dF数据本身不能排除海德堡-莫斯科实验报道的无中微子双β衰变的证据。根据中微子或其他弱相互作用粒子的相对论能量密度，我们发现，以中微子粒子的当量数N_nu为单位，N_nu = 4.0+3.0-2.1（95%置信度）。当加入BBN约束时，N_v的界为2.6+0.4-0.3（95%置信度），表明N_nu可能低于标准模型值3。例如，在再加热温度非常低和中微子热化不完全的模型中，情况就是如此。反之，如果N_nu固定为3，则WMAP和2dFGRS的数据预测为0.2458 < Y_P < 0.2471，这明显高于观测值。在BBN过程中，当存在小的$ν_e$化学势时，相对论能量密度的极限发生变化。在这种情况下，来自WMAP、2dFGRS和BBN的N_nu的上限是N_nu < 6.5。最后，我们发现，一个非零的\sum m_nu可以补偿N_nu的增加。这样做的一个结果是，LSND的结果还没有被宇宙学观测排除。

BBN和CBR探测早期宇宙

BBN And The CBR Probe The Early Universe

大爆炸核合成（BBN）和宇宙背景辐射（CBR）提供了宇宙早期演化及其粒子含量的互补探针。中微子在这两种情况下都起着重要的作用，影响了BBN在最初20分钟内产生的核素的原始丰度，以及当宇宙年龄约为40万年时，CBR上的温度波动谱。在这些广泛分离的时代相关的物理效应进行审查和理论预测与观测数据进行比较，探讨宇宙学和粒子物理学的标准模型的一致性，并约束超越标准模型的物理学和宇宙学。

中微子与原始核合成

Neutrinos and Primordial Nucleosynthesis

讨论了大爆炸核合成（BBN）作为研究中微子性质的独特工具的重要性，并总结了最近对弱反应与热浴解耦以及e+e-湮灭后中微子再加热的自洽和鲁棒处理的步骤。我们还强调了宇宙微波背景（CMB）的各向异性在提供一个准确的和独立的重子密度参数ω b的测定的重要作用。BBN是目前一个强大的无参数理论，可以测试早期宇宙中中微子退耦的标准场景。此外，它还可以限制中微子领域的新物理。概述了今后几年改进的前景。

CMB中残留中微子的鲁棒签名

Robust Signatures of the Relic Neutrinos in CMB

当形成宇宙微波背景（CMB）声学峰值的扰动重新进入视界并与所有物质发生引力相互作用时，中微子大概占宇宙能量的41%。宇宙微波背景实验已经达到了探测这种残余中微子背景的能力。我审查中微子的影响，在宇宙微波背景的声学振荡的发病。讨论解决了基本的物理，稳健性或退化的中微子印记与自由宇宙学参数的变化，和非极小模型的看不见的辐射部门与CMB各向异性和极化的可检测的签名。

双膜模型与BBN

Two-Brane Models and BBN

通过将观测到的宇宙学常数和Newton耦合常数的值加到可见膜上，得到了AdS $_5$双膜模型的一类解.当所有的条款，直到第一阶的物质密度包括在内，宇宙学的可观察膜上的演化取决于状态方程的物质，因此，当压力存在，这些模型的宇宙学偏离FLRW宇宙学。我们表明，它是可能的选择隐藏膜上的物质状态方程，以抵消其对可见膜的宇宙学演化的贡献。我们比较这些模型的预测原始{ \it $^4$ He}产量与观察。在含有$n_ν^{light} = 3$的标准BBN中，这种膜模型被排除了。如果除了3个SM中微子外，还有一个轻的不育中微子，这个模型使观测到的{ \it $^4$ He}产额与Boomerang和MAXIMA实验提出的高$Ω_b \sim 0.033 h^{-2}$产额相一致。

混合暗物质模型中X射线团簇数据与BBN的一致性

Concordance of X-Ray Cluster Data With BBN In Mixed Dark Matter Models

如果在丰富的星系团中，炽热的X射线发射气体构成了宇宙的一个合理样本（就像冷暗物质（CDM）模型中那样），并且宇宙处于临界密度$Ω_T = 1$，那么这些数据似乎意味着重子分数$Ω_{b,x}$（$Ω_{b,x}\equiv Ω_b$来源于X射线星系团数据）比大爆炸核合成（BBN）预测的要大。虽然其他各种系统的影响，如成团可以降低$Ω_{b,x}$，在本文中，我们使用的元素分析表明，一个简单的混合物热暗物质（HDM，低质量中微子）与CDM产生混合暗物质转移$Ω_{b,x}$下来，使显着的重叠$Ω_b$从BBN可以发生$H_0 \lsim 75\;{\rm km/sec/Mpc}$，即使没有调用可能的上述影响。由于在热X射线气体的尺度上，中微子团簇较少，因此质量较低的中微子的重叠间隔稍大。我们用一个简单的等温模型定量地说明了这一结果。更现实的速度色散分布，与较少的中心峰值密度分布，意味着更少的中微子被捕获，因此，进一步增加重叠的间隔。然而，我们也注意到，如果未来对轻元素丰度的观测发现$Ω_b h^2 \lsim 0.018$，这个简单的混合暗物质模型的一致性范围就会消失。