Neutrino flavor transformation in the lepton-asymmetric universe
我们研究了轻子不对称条件下早期宇宙中中微子的味转换,重点研究了具有1 - 3个混合参数的双味系统。我们确定了五个不同的制度,出现在一个近似的治疗忽略碰撞的初始轻子不对称性在高温下的变化,从相当于当前的轻子数的限制值的中微子中微子前向散射潜力是可以忽略不计的。在这些状态下发生的特征现象是(1)大的同步振荡,(2)最小的味道转换,(3)不对称(中微子或反中微子)MSW,(4)部分MSW,和(5)对称MSW。我们检查我们的数值结果的绝热性的框架中,我们说明了它们是如何修改碰撞阻尼。最后,我们指出在早期宇宙中存在的物质中微子共振,并表明它们遭受非绝热性。
2016-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational entropy and the cosmological no-hair conjecture
引力熵和无毛理论似乎预测了我们宇宙相互矛盾的未来状态。引力熵的增长与不均匀性的增长有关,而无毛猜想认为,由暗能量主导的宇宙应该渐近地接近均匀和各向同性的德西特态。本文的目的就是研究这两种结构。这项研究是基于Simsilun模拟,它使用沉默宇宙的近似来模拟宇宙。寂静宇宙是爱因斯坦方程的一个解,它假设尘埃是无旋、无粘性和绝缘的,外尔曲率的磁性部分消失。Simsilun模拟的初始条件来源于Millennium模拟,其结果是一个现实的,但相对论性的宇宙起源模拟。Simsilun模拟从早期宇宙(t = 2500万年)到遥远的未来(t = 1000 Gyr)。调查结果表明,这两种假设都是正确的。在全球尺度上,一个具有正的宇宙学常数和非正的空间曲率的宇宙确实接近德西特态。与此同时,它不断产生引力熵。
2018-04-26 astro-ph.CO gr-qc
Intermediate homogenization of the Universe and the problem of gravitational entropy
本文研究非均匀宇宙模型的中间均匀化问题。它表明,球对称模型,不管状态方程,可以经历中间均匀化,即一个模型可以接近均匀和各向同性的状态(作为鞍点)从一个相对广泛的初始非均匀条件。同质化不是永久的-只是暂时的。最终,模型朝着未来的非均匀状态发展。我们还研究了引力熵的问题。所有我们检查过的熵的定义都给出了在均匀化过程中引力熵的减小。因此,我们要么接受引力熵可以减少,要么尝试用其他方式来定义它,而不仅仅是通过密度梯度,因为密度梯度在均匀化过程中会减少。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Big Bang Nucleosynthesis constraints on sterile neutrino and lepton asymmetry of the Universe
本文研究质量为$150- 450$ MeV的无菌中微子的宇宙学效应。不育中微子的衰变改变了宇宙的热历史,并影响了复合和大爆炸核合成(BBN)结果中辐射的能量密度。我们从氦-4和氘的原始丰度中推导出对不育中微子参数的严格限制。我们还发现,在一个特定的模型的约束可以大大放宽假设一个大的轻子不对称性的活动中微子。在这种情况下,一致的参数导致$N_{\mathrm{eff}} \simeq 3.2- 3.4$,并可以缓解哈勃张力。
2020-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Entropy, Black holes, and the New Cyclic Universe
我们跟踪熵和黑洞在一个循环宇宙中的演化,这个循环宇宙经历了重复的膨胀间隔,然后是缓慢的收缩和平滑的(非奇异的)反弹。在这种循环的情况下,没有大的紧缩,也没有混乱的mixmaster行为。我们解释了为什么每次反弹后的熵被自然地划分为近最大熵的物质辐射部门和近最小的引力部门,满足外尔曲率条件,这对于与观测一致的宇宙学是必不可少的。因此,这种循环宇宙在过去和/或未来可以经历无限数量的循环。
2022-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
General form of entropy on the horizon of the universe in entropic cosmology
熵宇宙学假设了宇宙视界上的几种形式的熵,其中熵可以被认为表现得好像它与能量的交换(转移)有关。为了讨论这种交换,从两种不同的方法得到的两个连续性方程的一致性进行检查,集中在一个均匀的,各向同性的,空间平坦的,和物质主导的宇宙。第一个连续性方程来自热力学热力学第一定律,而第二个方程来自弗里德曼方程和加速方程。为了研究熵的形式对一致性的影响,我们用一个与哈勃视界的$n$次方成正比的熵的一般形式,检验了一个唯象熵力模型.在这个公式中,贝肯斯坦熵(面积熵)、察利斯-奇尔托黑洞熵(体积熵)和四次熵分别用$n=2$、$3$和$4$表示。本模型的两个连续性方程被发现是相互一致的,特别是当$n=2$,即,贝肯斯坦熵主体(宇宙)和边界(宇宙视界)之间的能量交换应该是符合全息原理的可行方案。
2016-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Entropy production due to adiabatic particle creation in a holographic dissipative cosmology
宇宙绝热粒子的产生导致了不可逆熵的产生。这个熵的演化研究在一个平坦的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙在晚些时候,使用耗散模型与幂律项(正比于哈勃参数$H$的功率)。在耗散宇宙中,哈勃体积中包含的不可逆熵与$H^{-1}$成正比,这与宇宙视界上的贝肯斯坦-霍金熵的情况不同。此外,视界熵的演化进行了检查,扩展了以前的非耗散宇宙的分析[物理学。修订版本\ D \textbf{100},123545(2019)(arXiv:1911.08306)]。在本模型中,广义热力学第二定律总是满足的,而熵的最大化是在特定的条件下满足。耗散宇宙应该受到熵最大化的约束,就好像宇宙表现为一个普通的孤立的宏观系统。热力学约束很可能与从减速宇宙到加速宇宙的转变的约束一致。
2020-08-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relative information entropy of an inhomogeneous universe
在平均的非均匀宇宙模型的背景下,我们提出了一个自然的措施相同的Kullback-Leibler相对信息熵,它表示的局部非均匀密度场从其空间平均在任意紧域的可扩展性。这种测量预计将是一个时间上的增函数,因此在研究引力熵中发挥重要作用。为了验证这一猜想,我们探索的时间演化的措施,使用线性微扰理论的空间平坦FLRW模型和球对称非线性解决方案。我们讨论的一般性和条件的时间增加的性质的措施,也连接到反作用所造成的不均匀性。
2010-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on Lepton Asymmetry from Nucleosynthesis in a Linearly Coasting Cosmology
我们研究了宇宙尺度因子随时间线性演化的宇宙中中微子简并对原初核合成的影响。电子型中微子的简并参数($ξ_e$)决定了$n/p$(中子与质子)的比值,而这又决定了$^4$ He的丰度,其方式与标准方案截然不同。观测到的$^4$ He丰度,$\mathrm{Y}_P$ =0.254 $\pm$ 0.003,以及恒星形成星前气体云的碎裂和冷却过程所必需的最小金属丰度(Z = Z $_{cr}$ = 10 $^{-6}$ Z $_\odot$),约束重子与光子的比率,$η_B$ =(3.927 $\pm$ 0.292)10 $^{-9}$,对应重子物质密度,$Ω_B$ =0.263 $\pm$ 0.026,$ξ_e$ =-2.165 $\pm$ 0.171。这关闭了仅用重子对宇宙中物质的动态质量的估计。有用的副产品是临界X(CNO)丰度所需的触发CNO循环在宇宙中观察到的低金属丰度恒星。
2015-05-30 astro-ph.CO gr-qc
Bekenstein-Hawking entropy in expanding universes from black hole theorems
我们表明,使用合适的定理在弗里德曼膨胀宇宙中的黑洞形成导致修改的贝肯斯坦-霍金熵。通过采用类似于原始Bekenstein的论证,我们写出了适用于非静态各向同性膨胀宇宙的Bekenstein-Hawking熵的表达式以及黑洞的状态方程.这个方程可以用类似于理想气体方程的形式来表述,但其系数取决于哈勃半径。此外,我们给出了一些参数之间的可能的关系,我们的熵表达式和Cardy-Verlinde一个。最后,我们探讨了原初暴胀是由于黑洞蒸发的可能性。
2014-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Lepton Number and Expansion of the Universe
我们发现中微子$N^{\mathrm{eff}}_ν$的非整数有效数可以理解为狄拉克中微子宇宙背景携带的早期宇宙轻子$N^{\mathrm{eff}}_ν$不对称性的影响。我们证明了$N_ν^{\mathrm{eff}}=3.36\pm0.34$(仅CMB)和$N_ν^{\mathrm{eff}}= 3.62\pm0.25$(CMB和$H_0$)需要重子数$B$和轻子数之比为$1.16 \times 10^{-9}\leqslant B/|L|\leqslant 1.51 \times 10^{-9}$ .这些值接近重子-光子比$0.57\times 10^{-9}\leqslant B/N_γ\leqslant 0.67\times10^{-9}$。因此,代替通常的$|L|\ll N_γ$和$B\simeq |L|$,我们建议使用$0.4 \leqslant |L|/N_γ\leqslant 0.52$和$B\ll|L|$作为另一个自然选择,这解决了普朗克-CMB和$H_0$之间的紧张关系,并导致$N_ν^{\mathrm{eff}}>3$的非整数值。
2019-01-16 astro-ph.CO hep-ph
Cardy-Verlinde formula in FRW Universe with inhomogeneous generalized fluid and dynamical entropy bounds near the future singularity
我们推导出一个Cardy-Verlinde公式,该公式将封闭的FRW宇宙的熵与其能量和Casimir能量联系起来,用于多组分耦合流体。广义流体服从非齐次状态方程。一个粘性的暗流体,我们也包括修改后的重力使用其流体表示。它演示了如何这样的表达式减少到标准的Cardy-Verlinde公式对应的二维CFT熵只有在某些特殊情况下。得到了具有暗分量的封闭FRW宇宙的动力学熵界。的普遍性的动力学熵约束附近的未来奇点(所有四种类型),以及附近的大爆炸奇点,进行了研究。结果表明,除了II型和IV型奇点的某些特殊情况外,即使考虑量子效应,在奇点附近动力学熵界也是不成立的.动力学熵界似乎对规则宇宙(包括渐近德西特宇宙)是普适的。
2010-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological horizon entropy and generalised second law for flat Friedmann Universe
我们讨论了广义第二定律(GSL)和它所施加的两种类型的弗里德曼宇宙的约束。第一种是具有辐射和正宇宙学常数的Friedmann宇宙,第二种是由非相对论物质和正宇宙学常数组成的Friedmann宇宙。通过得到哈勃参数,分析了事件视界熵和视界内物质熵的时间演化。结果表明,GSL约束弗里德曼宇宙的辐射和物质的温度。它还表明,即使辐射(或物质)的净熵是减少在足够大的时间作为宇宙膨胀,它表现出在宇宙减速的早期增加。也就是说,只有当宇宙有一个事件视界时,同动体积内的辐射熵才减小。
2013-06-12 astro-ph.CO
A Larger Estimate of the Entropy of the Universe
使用最近的测量的超大质量黑洞(SMBH)的质量函数,我们发现SMBH是最大的贡献者的熵的可观测宇宙,贡献至少一个数量级以上的熵比以前估计。可观测宇宙的总熵相应地更高,为S_obs = 3.1+3.0-1.7x10^104 k。我们计算出当前宇宙事件视界的熵为S_CEH = 2.6+-0.3x10^122 k,使其内部的熵S_CEHint = 1.2+1.1-0.7x10^103 k相形见绌。本文首次对可观测宇宙中弱相互作用大质量粒子暗物质的熵作了初步估计,S_dm = 10^87-10^89 k。我们强调了与这些估计有关的几个注意事项,并对今后的工作提出了建议。
2010-01-25 astro-ph.CO
Heavy neutral leptons beyond the BBN bound: probing the lepton asymmetry of the Universe
Tohoku University(东北大学);The University of Tokyo(东京大学);CERN(欧洲核子研究中心);Instituto de Física Teórica UAM-CSIC(马德里自治大学-西班牙高等科学研究所理论物理研究所)
本研究提出大轻子味不对称场景,使重中性轻子规避BBN限制,开辟新参数空间,SHiP或可探测,结合BBN与CMB可确定原初味不对称的剩余方向。
2026-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on neutrino masses from WMAP5 and BBN in the lepton asymmetric universe
本文利用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法对中微子的质量$m_ν$和简并参数$ξ_i$等性质进行了约束.为了一致地考虑简并度参数的影响,我们对每个$ξ_i$和其他宇宙学参数的值运行大爆炸核合成代码来估计氦丰度,然后将其用于计算CMB各向异性谱,而不是将其视为自由参数。我们发现,对$m_ν$的约束是相当强大的,并没有变化很大,即使轻子不对称性是允许的,并给出了$\sum m_ν< 1.3 \rm eV$($95 % \rm C.L.$)。
2009-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Hypermagnetic helicity evolution in early universe: leptogenesis and hypermagnetic diffusion
我们研究了在电弱相变(EWPT)之前早期宇宙等离子体中的超磁螺旋度和轻子不对称性的演化,解释了通过逆Higgs衰变和sphaleron跃迁的手征翻转过程,这些过程破坏了左轻子数,并消除了宇宙的重子不对称性(BAU)。在右电子不对称性通过守恒定律$B/3 - L_{eR}=const$在$T>T_{RL}\simeq 10 TeV$温度下支持BAU的情况下,下面的宇宙冷却导致产生非零的左轻子(电子和中微子)不对称性。这是由于希格斯衰变变得更快时,进入平衡在$T=T_{RL}$与宇宙膨胀,$Γ_{RL}\sim T> H\sim T^2$,导致在平行演化的右和左电子不对称性在$T<T_{RL}$通过相应的阿贝尔异常在SM在种子超磁场的存在。超磁螺旋度的演化与轻子不对称性的增长是自洽的。在给定的情况下,sphaleron跃迁降低左轻子数的作用是可以忽略的。假设有一个对称相的强种子超磁场,超磁螺旋度可以补充Higgs相的磁螺旋度。
2013-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Early and late universe holographic cosmology from a new generalized entropy
我们提出了一个新的四参数熵函数,推广了Tsallis,Rényi,Barrow,Sharma-Mittal,Kaniadakis和Loop量子引力熵的参数的适当限制。因此,我们解决了早期和晚期宇宙宇宙学对应的建议四参数熵函数。结果证明,由广义熵函数出发的熵宇宙学可以统一宇宙早期的暴胀到晚期的暗能量时代。在这样一个统一的方案中,我们发现:(1)暴胀时代是由哈勃参数的准deSitter演化描述的,它在58 e折叠数附近有一个出口;(2)暴胀的可观测量,如原始标量扰动的谱指数和张量标量比,同时与最近的普朗克数据相容,(3)在晚期宇宙学中,当导致早期宇宙可行暴胀的熵参数相同时,发现暗能量EoS参数与普朗克结果一致.此外,我们表明,从建议的熵函数的熵宇宙学是等价的全息宇宙学,其中各自的全息截止确定的粒子视界及其衍生物或未来的视界及其衍生物。
2022-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Thermodynamics of apparent horizon in modified FRW universe with power-law corrected entropy
我们导出了修正的Friedmann方程,它对应于由视界内外量子场纠缠激发的幂律修正的熵-面积关系$S_{\rm A}=\frac{A}{4}[1-K_α A^{1-\fracα{2}}]$。我们考虑了一个非平坦的修正FRW宇宙,其中包含一个粘性暗能量与暗物质和辐射的相互作用。对于选定的模型,我们研究了熵的幂律修正项对暗能量动力学的影响。此外,我们还考察了引力热力学广义第二定律在视视界上的有效性,得出了广义第二定律对$α<2$是成立的结论。
2011-08-20 astro-ph.CO gr-qc physics.gen-ph
A Limit on the Total Lepton Number in the Universe from BBN and the CMB
CERN(欧洲核子研究中心);University of Glasgow(格拉斯哥大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
该研究通过BBN和CMB限制宇宙总轻子数,提出新的计算框架并公开代码,为中微子动力学提供了新的分析工具。
2025-12-05 astro-ph.CO hep-ph
Pion condensation in the early Universe at nonvanishing lepton flavor asymmetry and its gravitational wave signatures
我们研究了在非零轻子味不对称值下,早期宇宙中可能形成玻色-爱因斯坦凝聚相的π介子。基于非零同位旋密度下的第一性原理格点量子色动力学模拟,采用一个具有π介子相互作用的强子共振气体模型,计算了满足总轻子不对称性约束的电子、μ子和τ轻子不对称性的宇宙轨道.如果电子和μ子的不对称性足够大,宇宙轨道可以通过π凝聚相:$|l_e + l_μ| \gtrsim 0.1$,对单个味不对称性之间的差异$l_e - l_μ$几乎不敏感。因此,未来对单个轻子味不对称值的限制将能够确认或排除宇宙QCD时期的π介子凝聚。我们证明了π凝聚相在QCD尺度上对原初引力波谱和原初黑洞的质量分布都留下了印记,例如最近的LIGO事件GW 190521中的黑洞双星可以在该凝聚相中形成.
2020-12-22 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Particle asymmetries in the early universe
在我们的宇宙中,总的轻子不对称性$l=\sum_f l_f$只是受到理论和实验的限制。它可能比观测到的重子不对称性$b\simeq {\cal O}(10^{-10})$,$|l|/b \leq {\cal O}(10^{9})$大几个数量级。我们发现,宇宙QCD跃迁的动力学变化的大的不对称性。在单一风味$l_f$中对不对称性的预测允许甚至更大的值。我们发现,$l_f\leq {\cal O}(1)$的不对称性在一个或两个口味改变了残余丰富的WIMP。然而,大轻子和大的单个轻子味不对称性显著影响早期宇宙的动力学。
2010-11-29 astro-ph.CO hep-ph
First law of thermodynamics for dynamical apparent horizons and the entropy of Friedmann universes
最近,我们推广了嵌入在膨胀弗里德曼宇宙中的黑洞的贝肯斯坦-霍金熵公式。在这封信中,我们开始研究这个新公式,以获得动力学视视界的热力学热力学第一定律。在这方面,我们得到了一个广义表达式的内能$U$与动态温度之间的区别$T_D$的表观视野和相关的一个由于热力学公式。值得注意的是,当$U$的表达式应用于宇宙的视视界时,我们发现这种内能是一个运动常数。因此,我们的计算表明,当在表观视界计算时,包括引力贡献在内的空间平坦宇宙的总能量是一个普适常数,可以从简单的维度考虑设置为零。这有力地支持了全息原理。
2015-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generation of hypermagnetic helicity and leptogenesis in early universe
我们研究了在电弱相变(EWPT)之前早期宇宙等离子体中的超磁螺旋度和轻子不对称性的演化,解释了通过逆Higgs衰变和sphaleron跃迁的手征翻转过程,这些过程破坏了左轻子数,并消除了宇宙的重子不对称性(BAU)。在右电子不对称性通过守恒定律$B/3 - L_{eR}=const$在$T>T_{RL}\simeq 10~TeV$温度下支持BAU的情况下,下面的宇宙冷却导致产生非零的左轻子(电子和中微子)不对称性。这是由于希格斯衰变变得更快时,进入平衡在$T=T_{RL}$与宇宙膨胀,$Γ_{RL}\sim T> H\sim T^2$,导致在平行演变的右和左电子不对称性在$T<T_{RL}$通过相应的阿贝尔异常在SM在种子超磁场的存在。超磁螺旋度的演化与轻子不对称性的增长是自洽的。在给定的情况下,sphaleron跃迁降低左轻子数的作用是可以忽略的。超磁螺旋度对轻子/重子生成起着关键作用,超磁场越接近最大螺旋度,BAU增长越快,观测值$B_{obs}\sim 10^{-10}$越大。
2016-05-12 astro-ph.CO hep-ph
Particle and entropy production in the Running Vacuum Universe
我们研究粒子的产生和相应的熵增加的背景下,宇宙学与动力学真空。我们专注于特定的形式,已被称为“运行真空模型”(RVM),这是已知的,提供了一个成功的描述的整体目前的意见,在竞争力的水平与和谐$Λ$ CDM模型。它还提供了一个优雅的宇宙历史的整体解释,从一个非奇异的初始状态在非常早期的宇宙,直到我们的日子,并进一步进入最后的德西特时代。该模型没有视界问题,并为早期的暴胀及其优雅的退出提供了另一种解释,以及产生当前宇宙大熵的强大机制。物质的能量-动量张量在这种情况下通常是不守恒的,这是由于粒子的产生或湮灭。我们分析了RVM中粒子和熵产生的一般物理方面。我们首先研究了早期宇宙和晚期宇宙中共动体中粒子的熵。然后,为了得到一个更物理的解释,我们关注宇宙学视视界,它的内部和它的表面的熵贡献。结合内体积熵和视界熵,详细计算了RVM宇宙的熵演化是否满足广义热力学第二定律。我们发现是这样的,并证明其根本原因是正的宇宙学常数的存在。
2020-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Making the Universe at 20 MeV
我们提出了一个既不违反重子数也不违反轻子数的低尺度重子生成和暗物质产生的可检验机制。带电的$D$介子在几十兆电子伏的温度下产生。$D$介子很快经历CP破坏衰变为带电π介子,然后衰变为暗扇区轻子,而不破坏轻子数。为了将轻子的不对称性转移到重子的不对称性,暗轻子会分散到另外的暗扇形态上,这些暗扇形态的电荷都在轻子和重子数之下。有趣的是,这种转移过程中没有电弱sphaleron,这是不再活跃在如此低的尺度。我们提出了两个示例模型,可以实现这种转移,同时保持与当前限制一致。在带电$D$介子衰变中所需的CP破坏量,虽然目前是允许的,但将由对撞机探测。此外,PIENU和PSI实验已经限制了带电π介子到暗扇区轻子的相关衰变,并将在即将进行的实验中进一步探索。
2021-02-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Note on the production of scale-invariant entropy perturbation in the Ekpyrotic universe
在简单Ekpyrotic模型中采用标准熵机制产生近似标度不变的高斯原始微扰时,熵方向是快中子不稳定的。本文研究了Ekpyrotic宇宙中尺度不变熵微扰通过非极小耦合的稳定产生。在这个模型中,非最小耦合无质量标量场作为旁观者,并通过引入非最小耦合来稳定。它总是对应于熵场在收缩和适当的耦合可以得到一个标度不变的频谱。这种情况下需要额外的机制,如曲率或调制预热转换后的熵扰动的曲率扰动反弹。
2013-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cyclic Entropy: An Alternative to Inflationary Cosmology
我们讨论如何建立一个无限循环的宇宙模型。一个主要的考虑是使熵循环,这需要在每个循环中将熵重置为零膨胀到转向,收缩,反弹等。在这里,我们通过从加速膨胀产生的外向中选择内向(可见宇宙)来重置转向时的熵。在该模型中,所观察到的均匀性是由反弹时的低熵解释的,所观察到的平坦性是由膨胀和收缩宇宙之间的收缩以及尺寸减小引起的。目前的平坦度预测是非常精确的。
2015-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Entropy and its conservation in expanding Universe
本研究探讨广义相对论中近期提出的守恒荷在膨胀宇宙不同阶段的性质,证明其在各时期对应不同形式的熵且自身守恒,经数值分析定性验证,为守恒荷对应熵的诠释提供更多证据。
2023-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Energy conditions and entropy density of the universe
在标准的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker(FLRW)宇宙学模型中,能量条件提供了与模型无关的距离模行为的界限。然而,这种方法不能提供能量条件与观测值之间违背的详细信息。在本文中,我们提出了一个扩展的分析的能量条件的基础上的熵密度的宇宙。一方面,我们发现这些条件意味着熵密度s依赖于哈勃参数H(z)。另一方面,我们比较了由能量动量张量的守恒定律得到的理论熵密度与由观测哈勃参数得到的能量条件得到的理论熵密度。当我们考虑FLRW宇宙时,根据理论预测,OHD,热力学和几个独立的宇宙学探测表明,主导能量条件比其他能量条件更适合。
2021-01-19 astro-ph.CO
Quantum Gravity Effective Action Provides Entropy of The Universe
该研究基于可重整化量子引力理论,利用总哈密顿量为零的有效作用量推导宇宙当前熵,验证熵守恒,并指出非物理鬼模对引力系统熵存在的必要性。
2024-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Holographic Entanglement Entropy in the FLRW Universe
在三维FLRW宇宙中,研究人员通过Ryu-Takayanagi处方计算全息纠缠熵,发现仅静态补丁类场景满足强次可加性且边界需在表观视界内,w<-1流体宇宙则需在事件视界内,为对偶量子场论提供必要条件。
2025-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Particle dark matter density and entropy production in the early universe
如果在早期宇宙中,暗物质(DM)粒子丰度被冻结后发生熵产生,则DM密度会降低。我们研究了在电弱相变(EWPT)中由于熵产生而导致这种还原的可能性。我们比较了标准模型(SM)和它的最简单的扩展,两个希格斯偶极子模型(2HDM)的熵产生的情况。假设EWPT在SM场景中是二阶的,在2HDM中是一阶的,我们计算了这些场景中的熵释放和早期宇宙中预先存在的DM密度的相应稀释。我们发现EWPT中的稀释效应对于对抗任何形式的可能DM(包括原始黑洞(PBH))的观测都很重要,这些DM在EWPT之前被冻结,解耦,冻结或形成。
2022-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Under an Iron Sky: On the Entropy at the Start of the Universe
本文探讨宇宙低熵起源,提出核过程而非引力是主要低熵来源,并分析宇宙几乎纯铁形成的条件,揭示物质-反物质不对称性的关键作用。
2021-11-27 astro-ph.CO
Thermodynamics of the R_h=ct Universe: A Simplification of Cosmic Entropy
在宇宙学的标准模型中,宇宙以极低的熵开始膨胀,然后急剧增长到大得多的值,与大爆炸后大约38万年的物理条件相一致。除了通过广义热力学第二定律(GSL)之外,似乎没有一个可行的解释这种“非自然”的历史,在GSL中,体熵S_bulk与表观(或引力)视界熵S_h结合在一起。然而,这也不是完全令人满意的,因为这种方法似乎需要在体温度和视界温度之间有一个无法解释的平衡。在本文中,我们探讨了另一种宇宙学的热力学称为R_h=ct宇宙,迄今已非常成功地解决了许多其他问题或不一致的LCDM。我们发现,在这个模型中,S_bulk是常数,简单而优雅地消除了所谓的初始熵问题。然而,考虑到该模型中S_h ~ t^2,GSL可能仍然是相关的,主要是在选择时间箭头方面。
2021-03-05 astro-ph.CO
The Co-evolution of Cosmic Entropy and Structures in the Universe
根据热力学第二定律,时间箭头指向宇宙不断增加的熵。然而,熵如何随时间演化以及是什么驱动了增长仍然是未知的。在这里,第一次,我们量化的宇宙结构的熵的演变使用大规模宇宙流体动力学模拟。我们的模拟从LambdaCDM宇宙学的初始条件出发,自洽地模拟了从宇宙诞生到现在的暗物质和重子物质的动力学、恒星形成、黑洞生长和反馈过程。追踪模拟中这些不同成分的熵贡献,我们发现熵增长和结构形成之间有很强的联系。在所有的历元中,黑洞的熵占主导地位,其演化遵循与星系相同的路径:从高红移的低熵态迅速增加到z~2,然后过渡到较慢的增长。我们的研究结果表明,宇宙熵可能与宇宙结构共同演化,其增长可能主要是由星系中黑洞的形成驱动的。我们预测,熵在不久的将来将继续增加,但可能以恒定的速度增加。
2012-11-07 astro-ph.CO
A New Census of the Universe's Entropy
本文重新普查宇宙各成分的熵,更新黑洞、引力波背景和暗扇区等贡献,发现若超大质量原初黑洞或特定暗扇区模型存在,它们可能主导宇宙熵预算并接近德西特视界熵。
2025-09-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Entropy of the Universe and Hierarchical Dark Matter
我们讨论了暗物质和宇宙熵之间的关系,前提是暗物质以原始黑洞(PBH)的形式存在于一个质量等级的层次。最轻的一层是包括银河系在内的星系中的中等质量的PIMBH。位于银河系中心的超大质量黑洞属于第二层。我们推测存在第三层质量极大的PBH,比整个星系的质量还要大。我们讨论了鲁宾天文台和詹姆斯韦伯太空望远镜未来的观测。
2022-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lepton Asymmetry and Neutrino Oscillations Interplay
讨论了早期宇宙中轻子不对称性L与中微子振荡之间的相互作用。中微子振荡可以抑制或增强先前存在的L.另一方面,L能够抑制或增强中微子振荡。数值分析了早期宇宙MSW共振中微子振荡中L增强的机制。讨论了中微子振荡的L宇宙学效应。我们讨论了L如何改变宇宙学BBN对中微子的约束,并证明了具有电子无菌中微子振荡的BBN模型对L是极其敏感的,它允许得到对L值最严格的约束.我们还讨论了活动-无菌中微子混合和L的宇宙学作用与BBN,CMB和LSS数据以及全球中微子数据分析所指出的早期宇宙额外相对论密度的迹象。
2013-02-12 astro-ph.CO hep-ph
A new constraint on primordial lepton flavour asymmetries
本文证明早期宇宙中轻子味不对称性超过约 $9 \times 10^{-3}$ 时会通过手征等离子体不稳定性产生螺旋超磁场并贡献重子不对称性,从而将相关限制强度比 CMB 和 BBN 提高约两个数量级。
2023-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Is the Hypothesis About a Low Entropy Initial State of the Universe Necessary for Explaining the Arrow of Time?
根据统计力学,一个孤立的物理系统(比如盒子里的气体)在时间$t_0$的微观状态,在一个给定的小于最大熵的宏观状态下,通常会以这样的方式演化:在时间$t$的熵在两个时间方向上随着$|t-t_0|$增加。为了解释所观察到的熵只在一个时间方向上的增加,即热力学时间箭头,人们通常诉诸于这样的假设,即宇宙的初始状态是一个非常低的熵。然而,在某些最近的宇宙学模型中,并没有援引关于宇宙初始状态的假设。我们讨论如何出现的热力学箭头的时间在这样的模型,但可以兼容的统计力学的上述后果,尽管出现相反的。
2016-07-06 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
Charge asymmetry of new stable quarks in baryon asymmetrical Universe
研究了在重子过剩与新一代稳定夸克过剩之间的平衡中的电弱相变效应。在SU(2)对称性和其他量子数守恒的条件下,它使重子、轻子和轻子、夸克之间的自旋跃迁成为可能。建立了相对于重子不对称性的过剩之间的一个确定的关系。在路过的时候,我们还显示了小的,但可以忽略不计的稀释预先存在的暗物质密度由于sphaleron过渡。
2021-10-19 astro-ph.CO hep-ph
Entanglement Entropy and Decoupling in the Universe
在膨胀的宇宙中,当两个相互作用的场的相互作用速率小于哈勃膨胀速率时,它们就不再处于热接触状态。解耦后,两个子系统通常根据平衡态热力学分别处理,热力学熵给出了每个子系统中守恒的基准量。本文从两个耦合光场的量子纠缠出发,讨论了对这一范式的修正。将热力学熵推广为纠缠熵。我们制定了微扰理论推导出的纠缠熵和费曼规则的图解计算。对于具体的模型来说明我们的配方,相互作用的标量-标量系统,量子电动力学,汤川理论被认为是。我们计算了这些模型中的纠缠熵,并发现了对热力学熵的量子修正。在瞬时解耦的情况下,校正被揭示是重要的。
2017-12-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lepton asymmetry, neutrino spectral distortions, and big bang nucleosynthesis
本文计算了具有显著轻子数的早期宇宙中弱退耦核合成时期自洽耦合核反应的Boltzmann中微子能量输运。我们发现轻子不对称性的存在增强了引起非热中微子光谱畸变的过程。我们的研究结果揭示了如何在能量和熵密度的不对称性独特的演变为不同的运输过程和中微子的味道。中微子光谱的增强扭曲改变了预期的大爆炸核合成轻元素丰度相对于那些在标准费米-狄拉克中微子分布的情况下。这些产率,敏感的中微子能谱的形状,也敏感的相位的扭曲和熵流的增长与时间/比例因子。我们分析了这些问题,并推测了新的灵敏度范围的氘和氦的轻子数。
2017-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis in the Universe
轻子生成(英语:Leptogenesis)是一类宇宙重子不对称性起源于早期宇宙中重无菌中微子衰变产生的初始轻子不对称性的场景。我们解释了为什么leptogenesis是一个有吸引力的重子发生机制。我们回顾它的动机,基本成分,并描述子类的影响,如轻子的味道,旁观者过程,散射,有限的温度校正,较重的无菌中微子和量子校正的作用。然后,我们解决leptogenesis在超对称的情况下,以及其他一些流行的变化的基本leptogenesis框架。
2013-01-14 astro-ph.CO hep-ph
On the Sackur-Tetrode equation in an expanding universe
在这项工作中,我们调查的热力学性质所满足的膨胀宇宙充满单原子理想气体。我们证明了对于一个被限制在一个恒定体积V中的理想气体,其能量密度、熵密度和化学势的方程保持不变。特别是,如果适当地选择代表宇宙当前熵的常数值,那么计算理想气体熵的萨克尔-泰特罗德方程在膨胀宇宙中也是有效的。
2011-10-07 astro-ph.CO physics.gen-ph
A phase of confined electroweak force in the early Universe
我们考虑一个修改后的宇宙学历史,其中超越标准模型物理的存在导致弱规范扇区$\mathrm{SU}(2)_L$在被Higgsed之前被限制。在手征对称性破缺的假设下,夸克和轻子弱二重态形成凝聚,打破了标准模型的整体对称性,包括重子和轻子数,下降到一个$\mathrm{U}(1)$子群,在这个子群下只有弱单重态费米子和希格斯粒子发生转变。弱耦合规范群$\mathrm{SU}(3)_c \times \mathrm{U}(1)_Y$也破缺为$\mathrm{SU}(2)_c \times \mathrm{U}(1)_Q$规范群。轻态包括全局对称破缺的(伪)戈德斯通玻色子,主要由弱单重夸克和轻子组成的基本费米子,以及弱耦合规范群的规范玻色子。我们讨论了早期宇宙学中可能的特征,包括引力波辐射、拓扑缺陷和重子生成。
2019-09-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Thermalisation of light sterile neutrinos in the early universe
最近的宇宙学数据支持在三个活跃的中微子和光子之外的额外的相对论自由度,通常被称为“暗”辐射。轻无菌中微子是这种额外辐射的主要候选者之一。然而,基于当前宇宙学数据的无菌中微子的约束条件是使用关于大爆炸核合成(BBN)时期无菌中微子热化的简化假设推导出来的。这些假设不一定是合理的,在这里,我们解决了(1个活动+1不育)的情况下的完整的量子动力学方程,并推导出在BBN开始之前(T~ 1 MeV)零(L=0)和大(L=0.01)初始轻子不对称性和可能的质量混合参数范围内的热化物种的数量。我们发现,完整的热化假设在BBN时代是合理的初始小轻子不对称性。当初始轻子不对称性很大时,会发生部分或零热化。
2012-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Lepton Flavor Asymmetries: from the early Universe to BBN
通过求解动量平均量子动力学方程,首次系统研究大原初轻子味不对称在BBN时期的演化,揭示了复杂的味结构,发现特定方向上的不对称可免受约束,为一阶QCD相变和重子产生提供新可能。
2025-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Entropic cosmology for a generalized black-hole entropy
熵力情景,即,熵宇宙学,假设宇宙的视界有熵和温度。在本研究中,为了考察熵宇宙学,我们不仅从贝肯斯坦熵而且从C. Tsallis和L.J.L. Cirto [欧洲J. C \textbf{73},2487(2013)]。与贝肯斯坦熵不同,它与面积成正比,广义熵与体积成正比,因为适当的非加性推广。来自广义熵的熵力项的行为,如果它是一个额外的驱动项的大体积粘性宇宙学,其中宇宙流体的体积粘度是假定的。使用一个有效的描述类似于散装粘性宇宙学,我们制定了修改后的弗里德曼,加速度和连续性方程的熵宇宙学。基于这个提法,我们提出了两个熵力模型来自贝肯斯坦和广义熵。为了研究这两个模型的性质,我们考虑一个均匀的,各向同性的,空间平坦的宇宙,专注于一个单一的流体占主导地位的宇宙。这两个熵力模型与观测到的超新星数据吻合得很好。有趣的是,从广义熵导出的熵力模型预测了一个减速和加速的宇宙,就像微调的标准$Λ$ CDM(λ冷暗物质)模型一样,而从贝肯斯坦熵导出的熵力模型预测了一个均匀加速的宇宙。
2013-10-24 astro-ph.CO hep-th
Signatures from pion condensation and lepton flavor asymmetries in the cosmological gravitational wave background
Instituto de Física, Universidade de São Paulo(圣保罗大学物理研究所);Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学物理研究所);Institut für Theoretische Physik, J. W. Goethe Universität(歌德大学理论物理研究所)
研究大QCD时期轻子味不对称性如何引发介子凝聚,并探讨其对低频引力波谱的特征影响,通过比较引力波信号与标准情况下的轻子不对称性提供新约束。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Viscous damping of chiral dynamos in the early universe
手征发电机将早期宇宙中左右手轻子之间的不对称性转化为螺旋磁场是一种可能的宇宙学磁生说。我们表明,这种机制是强烈的影响,由粘性阻尼的原始等离子体运动所激发的发电机。这种效应改变了手征发电机场的强度和相关长度的预期范围,手征发电机场可能在大尺度结构的空隙中存活到现在。我们表明,手征发电机场的参数范围内,可能已经存活的空隙仍然是符合现有的星系际磁场从伽玛射线观测的下限,但只有当左右轻子不对称的温度T~80 TeV是非常高的,接近最大可能的值。
2020-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph