A linear programming approach to inhomogeneous primordial nucleosynthesis
在粒子扩散和引力坍缩都不重要的极限下,我们研究了重子-光子比$η$的{ \it arbitrary}分布$f$的非均匀原始核合成。通过离散化$f(η)$和线性规划,我们证明了当$f(η)$至多是$m+1$ delta函数之和时,对于原始元素丰度的一组$m$约束,给出了最大和最小可能值$\bar η$($η$的最终平均值).我们的线性规划结果表明,当$f$是一个任意的函数,有没有下限的$\bar η$,而上界本质上是齐次上界。
1995-10-25 astro-ph
Geometrical Effects of Baryon Density Inhomogeneities on Primordial Nucleosynthesis
我们讨论了涨落几何对原初核合成的影响。第一次,我们考虑凝聚的圆柱和圆柱壳的波动几何形状,除了凝聚的球体和球壳。我们发现,一个圆柱壳的几何形状允许一个明显更高的重子贡献的封闭密度($Ω_b h_{50}^2 \la 0.2$)比允许在球形非均匀或标准均匀大爆炸模型。这一结果,这是相反的一些其他最近的研究,是由于几何和最近修订的估计的不确定性,在观测推断的原始轻元素丰度。我们还发现,在圆柱壳几何的非均匀原始核合成可以导致显着的Be和B生产。特别是,原始铍丰度可能高达[Be] = 12 + log(Be/H)$\approx -3$,同时仍满足所有轻元素丰度限制。
1996-09-19 astro-ph
H-dibaryons and Primordial Nucleosynthesis
标准大爆炸理论预测的轻核素丰度与观测数据之间存在明显的差异,并通过假设核合成时代存在亚稳H重子来解释。这些二重子可以在禁闭跃迁时由一小部分奇异夸克形成。对于原始氘丰度为3 × 10^{-5}量级的情况,测量到的4 He丰度的差异要求H重子的相对丰度为n_H/n_B = 0.07量级,衰变时间为10^5 s量级。
1998-10-19 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis: accurate predictions for light element abundances
对轻元素丰度的原始核合成预测进行了详细的分析。内容:1.标准宇宙学:概述。2.原始核合成。3. n-p反应的玻恩率<->。4.有限核子质量修正。5. QED热辐射修正。6.大爆炸核合成的计算。结果
1999-04-29 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis For The New Millennium
标准的热大爆炸宇宙学的物理学确保早期宇宙是一个原始的核反应堆,在其演化的前20分钟合成轻核素(D,3He,4He和7Li)。在对标准模型(SBBN)中的核合成进行概述之后,将介绍原始丰度产额,然后是关于从观测数据到推断原始丰度的进展情况的现状报告(旨在激发本次研讨会期间的进一步讨论)。理论将面对观测,以评估SBBN的一致性,并约束宇宙学和粒子物理学。在新千年SBBN的一些关键问题将被强调,以及一个愿望清单,以挑战理论家和观察家一样。
2000-02-14 astro-ph
Cosmological Lepton Asymmetry, Primordial Nucleosynthesis, and Sterile Neutrinos
研究了早期宇宙中弱退耦后相干的活性物质-惰性物质和活性物质-活性物质增强的中微子味转变。我们表明,味转换效率在米赫耶夫-Smirnov-Wolfenstein共振可能是高(绝热演化)的相关中微子参数和能量。然而,我们指出,这些共振不能随着宇宙的膨胀而平滑和连续地扫过。我们展示了如何中微子味转换以这种方式可以离开两个活动和无菌中微子与非热能谱,以及如何,反过来,这些扭曲的能量谱可以影响中子质子比,原始核合成,和宇宙学质量/封闭约束无菌中微子。我们证明了与活跃中微子混合的轻不育中微子的存在可以从根本上改变宇宙学轻子数与原初核合成He-4产额之间的关系。
2005-09-18 astro-ph
Absence of a Lower Limit on Omega_b in Inhomogeneous Primordial Nucleosynthesis
我们发现,一类非均匀大爆炸核合成模型存在的重子-光子比显着小于从标准均匀大爆炸核合成(HBBN)推断的观测约束协议产生轻元素丰度。这些非均匀核合成模型的特征是重子的双峰分布,其中一些区域具有局部重子-光子比eta=3* 10 e-10,而其余区域是重子耗尽的。原始(2 H +3 He)/H<9* 10 e-5的HBBN方案必然要求大多数重子处于黑暗或不发光的形式,尽管在莱曼α云中可能存在高氘丰度的新观测可能会稍微放宽这一要求。这里描述的模型提供了另一种放松这一要求的方法,甚至可以消除重子-光子比的任何下限。
1994-07-12 astro-ph
Inhomogeneous Primordial Nucleosynthesis: Coupled Nuclear Reactions and Hydrodynamic Dissipation Processes
我们提出了一个详细的研究非均匀大爆炸核合成,第一次,核反应耦合到所有显着的波动耗散过程。这些过程包括中微子热输运,重子扩散,光子扩散热输运,以及光子-电子汤姆逊阻力的流体动力学膨胀。轻元素丰度产率提出了广泛的范围内的初始振幅和长度尺度的球形凝聚波动。$^2$ H、$^3$ He、$^4$ He和$^7$ Li核合成产率与观测推断的原始丰度不一致,但波动特征范围很窄。在核合成时期后期,涨落的快速流体动力学膨胀导致$^7$ Li($^7$ Be)的显著破坏,只有当重子对闭合密度的贡献($Ω_b$)小于或相当于均匀大爆炸核合成中这个量的上限时。这意味着,$^7$锂的过量生产将peclude的上限为$Ω_b$的任何非均匀核合成的情况下,采用球形凝聚波动的增加。
1993-12-30 astro-ph
Nucleosynthesis in the Presence of Primordial Isocurvature Baryon Fluctuations
我们研究大爆炸核合成中存在的大质量尺度,非线性熵波动。密度过高的区域,其质量超过当地的重子-金斯质量,预计会坍缩并形成凝聚体。因此,存活的核合成产物往往来自密度不足的区域。我们计算预期的幸存轻元素($^2$ H,$^3$ He,$^4$ He,$^7$ Li)丰度产额的各种随机波动谱。在一般情况下,我们发现,光谱与显着的权力波动的长度尺度低于当地重子金斯质量产生核合成产量与观测推断的原始丰度相冲突。然而,当这种小尺度结构不存在或被抑制时,过密区域的坍塌效率很高,存在一系列满足所有原始丰度约束的波动光谱特征。在这样的模型中,即使坍缩前重子在闭合密度中所占的比例为$Ω_b\approx 0.2h^{-2}$($h$是哈勃参数,单位为100 km\ s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$),也可以满足丰度限制。在这些模型中的核合成的特点是高$^2$ H/H和低$^4$ He质量分数相对于均匀大爆炸在一个给定的值$Ω_bh^2$。这些模型的一个潜在的可观测的特征是在高达$10^{10}M_{\odot}-10^{12}_{\odot}$的重子质量尺度上产生固有的原始丰度变化。
1994-10-07 astro-ph
Primordial Deuterium and Big Bang Nucleosynthesis: A Tale of Two Abundances
标准大爆炸核合成(SBBN)的预测与从观测数据推断的轻核素的原始丰度最近的对抗揭示了一个冲突。简单地说,与理论预期相比,氘或氦-4(或两者)的推断原始丰度“太小”。在这里,我概述了在SBBN的上下文中D和$^4$ He之间的“张力”。SBBN的早期危机可能通过在几乎原始的环境中观测氘来解决,例如高红移,低金属量类星体吸收体。目前,从这些数据中推断出的氘在大爆炸中的丰度可分为两类,这两类显然是相互排斥的。我描述的氘二分法和它的影响SBBN以及宇宙学一般。
1996-10-15 astro-ph
Primordial Lithium and Big Bang Nucleosynthesis
在标准的热大爆炸核合成(BBN)模型中,对于给定的哈勃参数,H、H2、He 3、He 4和Li 7的原始丰度通过重子-光子比$η$固定宇宙的重子密度$Ω_b$。最近对Li的观测表明,它在贫金属恒星中的本征色散基本为零,平均Li丰度的随机误差可以忽略不计。然而,Li丰度的下降趋势朝向较低的金属丰度,加上Li 6的检测,表明其原始丰度只能在银河系核合成过程(银河系化学演化(GCE))之后才能推断出来。我们发现,锂与铁的趋势提供了一个强硬的判别轻元素的GCE替代模型之间。我们批判性地评估当前系统的不确定性,并确定新的,更严格的限制内的原始锂丰度。我们表明,李约束$Ω_b$现在主要是有限的BBN { \it计算}中使用的核截面的不确定性,而不是由丰度本身。对系统学的更清楚的理解允许对原始Li丰度的更准确的推断,使与He 4和氘的比较以及由此产生的BBN测试更加尖锐。我们发现,锂的数据是在很好的协议与氦4和"高“氘值,但低氘丰度是在最好的边缘锂范围内。
1999-05-17 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis and Dark Matter
本文在简要介绍早期宇宙学的基础上,回顾了大爆炸核合成的研究现状,并对理论与观测的一致性进行了详细的分析。He 4和Li 7的丰度决定了重子-光子比$η$的值相对较低,$η\approx 1.8 \times 10^{-10}$,并与最近在类星体吸收系统中测量的D/H值相一致。这些结果对银河系的化学演化、宇宙中重子暗物质的数量以及早期宇宙中允许的自由度有着深远的影响。最后,宇宙学暗物质的动机将特别强调放在超对称候选人审查。
1997-07-17 astro-ph
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。
2004-12-10 astro-ph
Constraints on the Strength of a Primordial Magnetic Field from Big Bang Nucleosynthesis
计算了磁场对大爆炸核合成(BBN)的影响,并数值研究了磁场对轻元素丰度的影响。由此得到了与轻元素丰度观测相一致的原始磁场强度的上限。在标准BBN理论的框架中,原始磁场的最大强度,在尺度上大于$10^4$ cm但小于BBN时期的事件视界($\sim 1$ min.,$\sim 2\times 10^{12}$ cm),为$\le 10^{11}$高斯。这一限制被证明是允许在重组时的磁场不强于$\sim 0.1$高斯尺度$\ge 10^{11}{\rm cm}$。我们的结果还强烈地表明,在BBN时代,和磁场强度$B\le10^{13}$高斯,磁场对轻元素的原始丰度的影响是由反应速率的影响,在原始磁场的presense,而不是由磁密度对膨胀率的影响占主导地位。
1993-08-27 astro-ph
A detailed analysis of the neutron to proton ratio at the onset of primordial nucleosynthesis
我们报告的结果,最近的评估所有百分比水平的修正,以弱的速度<->转换过程中,这是至关重要的原始核合成过程中产生的4He质量分数的测定。
1999-07-29 astro-ph hep-ph
Estimating reaction rates and uncertainties for primordial nucleosynthesis
本文提出了一种在原始核合成计算中直接引入核输入的蒙特卡罗方法。该方法的目的是弥补目前的误差估计的缺点,通过消除中间数据评估和直接与实验数据,允许误差估计仅基于公布的实验不确定度。这种技术还允许简单地纳入新数据,并通过引入更精确的数据来减少错误。我们的方法的应用表明,以前的误差估计的计算丰度太大,多达三个因素。由于BBN计算中的不确定性目前主导着从轻元素丰度得出的推论,重新估计的误差对宇宙重子密度,中微子物理和晕星中的锂耗尽有重要影响。我们的直接方法允许详细讨论核输入的状态,通过明确识别改进的截面测量将是最有用的地方。
2000-01-25 astro-ph
New results in primordial nucleosynthesis
我们报告的结果,一个新的准确评估轻核产量在原始核合成。用新的标准BBN程序计算了~ 4 He、D和~ 7 Li的残余密度。
1999-07-29 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis: Theory and Observations
我们回顾了宇宙学和物理学的原始核合成和调查目前的观测数据,以比较大爆炸核合成的预测与推断的原始丰度。从这个比较中,我们报告的标准热大爆炸模型的一致性的状态,我们约束重子(核子)的普遍密度,我们设定的限制,假设新的“轻”粒子(等效无质量中微子)的数量和/或有效的相互作用。
1999-05-25 astro-ph hep-ph
An analysis of helium primordial nucleosynthesis with a variable cosmological coupling
早期宇宙中氦的合成取决于许多输入参数,包括核合成发生期间的引力耦合值。为了追踪$G$在原初核合成中的影响,我们用半解析方法计算了氦的原初丰度作为引力耦合的函数。具体地说,我们利用Brans-Dicke理论构造了一个具有变化的$G$的宇宙学模型。核合成期的$G$值越大,预测的氦丰度越大。利用原始氦丰度的观测资料,建立了$G$随时间变化的约束条件。
2001-05-17 astro-ph gr-qc
Primordial Nucleosynthesis, Cosmic Microwave Background and Neutrinos
本文报道了结合原始核合成和BOOMERanG及MAXIMA-1数据对宇宙微波背景辐射各向异性的似然分析结果。我们讨论了可能的影响遗迹中微子背景的重子物质含量的宇宙中的一个高的值,大于预期的标准核合成方案。
2000-12-14 astro-ph hep-ph
Primordial nucleosynthesis with a varying fine structure constant: An improved estimate
我们计算原始轻元素丰度的情况下,精细结构常数α不同于目前的值,包括许多来源的α依赖性忽略了以前的计算。具体来说,我们考虑的贡献所产生的库仑势垒穿透,光子耦合到核电流,和核质量的电磁分量。我们发现原始丰度对α的依赖性比之前估计的要弱,在^7Li的情况下,α的依赖性高达2倍。我们讨论的限制,从个人的丰度测量和影响这些限制的不确定性的变化α。虽然目前对原始D/H、^4 He/H和^7 Li/H的最佳测量值可以通过调整α和普适重子密度来两两协调,但在不考虑系统误差的情况下,α的值不允许同时容纳这三个值。结合所测量的丰度与观测到的宇宙微波背景中的声峰,在不确定性范围内,α没有变化。
2002-07-22 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis
氘、氦-3、氦-4和锂-7的原始丰度探测了宇宙大爆炸后几分钟的重子密度。在这些早期宇宙的遗迹中,氘是最好的气压计。在回顾了遗迹丰度的当前观测状态(一个移动目标!)之后,导出了由大爆炸核合成(BBN)确定的重子密度。几十万年后建立的宇宙背景辐射(CBR)的温度涨落谱探测了宇宙演化中一个完全不同时期的重子密度。BBN和CBR确定的重子密度之间的极好的一致性为宇宙学的标准模型提供了令人印象深刻的确认,允许研究标准模型的扩展。结合BBN和/或CBR确定的重子密度,4 He的残余丰度提供了一个很好的计时器,限制了那些导致非标准早期宇宙膨胀率的标准模型的扩展。
2003-10-13 astro-ph
Big Bang Nucleosynthesis Constraints on Primordial Magnetic Fields
我们重新分析的磁场在BBN的效果,纳入几个功能,在以前的分析中被忽略。我们发现,相干磁场对弱相互作用率和电子热力学函数(\rhoe,\Pe,和\drhoedt)的影响是不重要的相比,在BBN的磁场能量密度的贡献。因此,通过将额外的能量密度作为有效中微子数,可以很好地近似计算BBN中包含磁场的效应。原始磁场的保守上限,参数化为$ζ=2eB_{rms}/(T_ν^2)$,为$ζ\le 2$($ρ_B < 0.27 ρ_ν$)。如果宇宙学磁场是由因果机制产生的,那么这种束缚可能比来自遥远类星体法拉第旋转测量的传统束缚更强。
1995-09-25 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis: an updated comparison of observational light nuclei abundances with theoretical predictions
本文介绍了标准大爆炸核合成预测与轻核丰度天体物理估算的最新进展。特别是分析报告的重子分数和中微子的有效数量的预期范围内获得的BBN只。
2008-11-28 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis
本文综述了大爆炸核合成的研究现状,并对理论与观测的一致性进行了详细的分析。认为氦4和锂7这两种丰度受化学和恒星演化影响最小的同位素的观测数据与BBN理论完全一致。此外,这些同位素决定了重子与光子之比$η$的值相对较低,$η\approx 1.8 \times 10^{-10}$,这恰好与最近在类星体吸收系统中测量的D/H值相一致。这些结果对银河系的化学演化、宇宙中重子暗物质的数量以及早期宇宙中允许的自由度有着深远的影响。
1996-09-10 astro-ph
Evolution and nucleosynthesis of primordial low mass stars
详细讨论了M< 1 M(太阳)、金属丰度低于Z=10^(-6)的低质量恒星从主序前到渐近巨星分支阶段(几乎)结束的演化性质。我们还讨论了大[C,N/Fe]的表面上观察到的最贫铁目前已知的恒星,HE 0107 -5240,可能是由于自污染引起的渗透到富氢地幔的He对流壳层在低质量,非常低的金属丰度恒星的He核心闪光。基于相当详细的分析,我们得出结论,自动污染情况不能对观察到的HE 0107 -5240的化学组成负责。
2003-11-26 astro-ph
On Constraining Electroweak-Baryogenesis with Inhomogeneous Primordial Nucleosynthesis
原始核合成的计算表明,能够提供限制电弱重子生成产生一个高度不均匀的重子-光子比的分布。这样的重子生成情景会过量产生4 He和/或7 Li,只要对称性破缺相的有核泡的分数f<3* 10 e-6(100 GeV/T)^3,贡献视界体积内重子数的比例大于10%,就可以排除这种情形。
1994-07-12 astro-ph hep-ph
Constraints on Neutrino-Neutrino Interactions from Primordial Nucleosynthesis
我们利用原初核合成的约束条件来约束非标准中微子-中微子相互作用的强度$F$,当右手中微子参与相互作用时。我们发现$F < 3 \times 10^{-3}\ G_F$,这是五个数量级更严格的限制使用LEP数据。我们还证明了由无质量粒子介导的中微子的秘密相互作用必须具有小于$2 \times 10^{-5}$的耦合$f$。这也改善了文献中以前的限制。
1994-04-26 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis: Accurate Predictions
本文提出了一种新的精确估算原始轻核丰度的方法。质子到中子的转换率已被校正,以考虑到辐射效应,有限核子质量,热和等离子体校正。因此,4He的理论不确定度降低到0.1%的量级。
1999-07-29 astro-ph hep-ph
Comment on ``Constraints on the strength of primordial B-fields from big bang nucleosynthesis reexamined''
最近,Cheng,Olinto,Schramm和Truran(COST)重新研究了大爆炸核合成(BBN)对原始磁场强度的约束。他们的底线与最近关于这一主题的一篇论文(Kernan,Starkman和Vachaspati(KSV))的底线一致,无论是在BBN期间磁场的最终极限,还是在其结论中,对于允许的磁场值,BBN的主导因素是在给定温度下由磁场能量密度$B^2/8π$引起的膨胀率增加。然而,他们的结论,即弱相互作用率增加,在这些低场值增加B-字段相矛盾的KSV的早期结果。本文指出,COST中关于B = 0的弱相互作用速率的泰勒级数展开式是不确定的,而KSV的欧拉-麦克劳林展开式是可靠的。利用Euler-McLaurin展开,我们发现在小的B场值下,弱相互作用速率随B场的增大而减小而不是增大.
1996-12-10 astro-ph
Transformation-Induced Nonthermal Neutrino Spectra and Primordial Nucleosynthesis
我们详细地研究了由电子型中微子共振转变为无菌中微子所产生的非热中微子动量分布引起的原初氦产生的变化。这些反nu_e ->反nu_s(nu_e->nu_s)变换放大了正(负)轻子数不对称性。我们发现,相对于低能量nu_e的热分布,所产生的抑制使n -> p转换的降低程度要大于由相同的反nu_e抑制所引起的n -> p转换的增强程度。因此,在原始核合成中,相同的轻子数不对称性对氦的产额有不同的影响。
1999-09-17 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis and Dark Matter
从大爆炸核合成的考虑中确定的核子的宇宙学丰度据称为非核子暗物质提供了令人信服的证据。在测量原始轻元素丰度,特别是氘和氦的最新发展,需要重新审视这一重要问题。目前的形势是不确定的,但令人兴奋。
1996-11-27 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis and the Abundances of Beryllium and Boron
现在能够对Be和B进行测量,并对贫金属恒星中的\lisix \丰度进行限制,这导致了对$A\groughly6$体系中大爆炸核合成的详细重新检查。核反应网络已大大扩展,增加了许多新的速率。结果表明,尽管许多$A>7$反应速率测定不佳,但即使选择了极值,标准均相模型也无法产生高于$A=7$的显著产率(当$A\le7$丰度拟合时,Be/H和B/H $<10^{-17}$),并且\liseven / \lisix比值始终超过500。我们还初步探讨非均匀模型,如一阶夸克强子相变的启发,在高中子/质子比的区域可以允许一些泄漏到$A>7$。然而,拟合$A\le7$丰度的模型似乎仍然难以获得显著的$A>7$产率。
1992-06-18 astro-ph
THE ORTHOPOSITRONIUM DECAY PUZZLE AND PRIMORDIAL NUCLEOSYNTHESIS
正电子偶素(o-Ps)的实验衰变率与QED理论预测之间的差异可以通过调用o-Ps衰变为分支比为10^{-3}数量级的奇异粒子来解决。我们表明,基于原始核合成和有效拉格朗日的考虑提出了一个非常严格的上限:B = Gamma(o-Ps ->“exotic”+.)/ Gamma(o-Ps)<= 2 x 10^{-15},排除了这个谜题的奇异衰变解。
1995-05-31 astro-ph hep-ph
Effect of Finite Nucleon Mass on Primordial Nucleosynthesis
我们修改了原始核合成的标准代码,以包括有限核子质量对Seckel \cite{seckel}计算的弱相互作用速率的影响。我们发现一个小的,系统的增加$^4$ He产量,$ΔY \simeq 0.0057\,Y$,这是不敏感的重子-光子比$η$的值,略大于Seckel的估计。对于$10^{-11}\le η\le 10^{-8}$,D、$^3$ He和$^7$ Li丰度的分数变化范围为0.08 - 3%。
1993-07-15 astro-ph hep-ph
Primordial magnetic fields, anomalous isocurvature fluctuations and Big Bang nucleosynthesis
我们发现,存在的原始随机(超荷)磁场之前的电弱(EW)相变诱导等曲率波动(重子数不均匀性)。根据磁场频谱的细节和粒子物理参数(如EW相变和电子汤川耦合的强度),这些波动可能会持续到大爆炸核合成(BBN)。它们的长度尺度可能会超过当时的中子扩散长度,而它们的大小可以如此之大,以至于存在相当大的反物质域。这为非均匀BBN提供了一种新的初始条件的可能性,或者从更保守的角度来看,原始磁场的严格界限。
1997-08-11 astro-ph hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis: Consistency Or Crisis ?
早期,热的,密集的,膨胀的宇宙是一个原始的反应堆,其中轻核素D,3He,4He和7Li以天体物理学上有趣的丰度合成。对标准热大爆炸模型(大爆炸核合成= BBN)的挑战是观测到的丰度和预测的丰度之间的比较,后者只依赖于核子的普遍丰度。回顾了目前的观测状况,并利用推断的原始丰度来对抗BBN。这种比较表明,在核子丰度的一个狭窄的范围内,BBN的一致性,但在地平线上隐约可见的是一些潜在的危机,将概述。
1994-10-19 astro-ph
Coupled Variations of Fundamental Couplings and Primordial Nucleosynthesis
考虑到统一理论中基本参数之间的相互关系,对大爆炸核合成的基本核参数的变化的影响进行了建模和详细讨论。仅考虑\he 4,对中子寿命、中子-质子质量差的变化设置了强约束。然后将这些约束转化为对汤川耦合随时间变化的约束和精细结构常数。此外,我们表明,氘结合能的变化是能够调和的\li 7丰度推导出的WMAP分析与其光谱测定值,同时保持与D和\he 4一致。分析是强烈的基础上的潜在模型Flambaum和Shuryak,涉及的结合能的氘核和$σ$和$ω$介子的质量,但是,我们表明,另一种方法,包括一个π介子质量依赖必然导致等效的结论。
2007-07-17 astro-ph
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。
2004-03-15 astro-ph hep-ph
Effect of Neutrino Heating on Primordial Nucleosynthesis
我们修改了原始核合成的标准程序,使之包括了中微子因$e^\pm$湮灭而被轻微加热的效应。在$^4$ He产额$ΔY \simeq +1.5\times 10^{-4}$中有一个小的、系统的变化,它对$10^{-10}\la η\la 10^{-9}$的重子-光子比$η$的值不敏感。我们还发现,由于$e^\pm$对中的部分熵被转移到中微子中,重子-光子比正则因子4/11减小了约0.5%.这些结果与最近的分析估计一致。
1992-10-31 astro-ph hep-ph
Light Element Nucleosynthesis
宇宙早期演化的介绍性回顾与轻核素氘、氦-3、氦-4和锂-7的原始合成有关。本文描述了在“标准”、热、大爆炸宇宙学模型(SBBN)中元素丰度的预言。在描述了原始丰度从“那里和然后”到“这里和现在”的演变之后,将SBBN预测与当前的观测数据进行了比较。讨论了对标准模型和超越标准模型的物理学的影响。
2000-09-29 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis with a Decaying Tau Neutrino
本文全面研究了不稳定的τ中微子对原始核合成的影响。核合成的标准代码被修改为允许大量衰变的τ中微子,其子产物包括中微子、光子、$e^\pm$对和/或非相互作用(无菌)的子产物。τ中微子衰变以三种不同的方式影响原初核合成:(i)衰变τ中微子及其子产物的能量密度影响膨胀速率,倾向于增加$^4$ He、D和$^3$ He的产生;(ii)电磁(EM)衰变产物加热EM等离子体,稀释重子光子比,倾向于减少$^4$ He的产生,增加D和$^3$ He的产生;以及(iii)由τ中微子衰变产生的电子中微子和反中微子增加了控制中子-质子比的弱速率,导致对于短寿命($\la 30\sec$)和质量小于约$10\MeV$的$^4$ He产生减少,而对于长寿命或大质量的$^4$ He产生增加。衰变的τ中微子对原始核合成的产率和质量寿命极限的精确影响,关键取决于衰变模式。我们确定了四种通用的衰变模式,用于涵盖更广泛的可能性:
1993-12-28 astro-ph hep-ph
Lepton asymmetry and primordial nucleosynthesis in the era of precision cosmology
我们计算和显示的原始轻元素丰度作为一个函数的中微子简并参数的所有口味共同的。这是唯一的未知参数表征的热介质在原始核合成时代。观测到的原始氦丰度Y_p是最灵敏的宇宙蒸发计。采用Olive和Skillman的保守Y_p误差分析意味着-0.04 \alt = \alt 0.07,而Izotov和Thuan的误差意味着σ =0.0245+-0.0092(1 σ)。改进的重子丰度测定对这种情况没有显著影响。确定Y_p,可靠地区分零和非零的粒子,是对sphaleron效应平衡宇宙轻子和重子不对称性的宇宙学标准假设的一个关键检验。
2005-06-24 astro-ph hep-ph
Big Bang nucleosynthesis and the baryonic content of the universe
本文评述了轻核D、3 He、4 He和7 Li原始丰度的最新测量结果。我们讨论特别是原始丰度Yp的4 He测量的蓝色致密矮星系。我们认为,最好的测量现在给出了一个“高”值的Yp和一个“低”值的D/H,这两个独立的测量是一致的标准大爆炸核合成的框架内的一些轻中微子物种Nnu = 3.0+/-0.3(2西格玛)。
2000-12-18 astro-ph
Constraints on the Variation of G from Primordial Nucleosynthesis
我们在这里研究的影响,一个不同的G的早期宇宙的演化,特别是对原始核合成。G的这种变化可以用Brans-Dicke理论以及更一般的标量张量理论来模拟。修改后的核合成代码被用来调查这种效果,得到的结果被用来约束的理论参数。我们扩展了以前的原始核合成标量张量理论的研究,包括影响辐射统治期间,可以导致G的缓慢变化,并包括一个晚时间加速阶段的宇宙的历史。我们包括一个简短的讨论的时代的物质辐射平等的Brans-Dicke理论,这也是感兴趣的位置确定的宇宙微波背景功率谱峰。
2005-07-04 astro-ph gr-qc hep-th
Big Bang Nucleosynthesis with a New Neutron Lifetime
我们表明,预测的原始氦生产显着减少时,新的测量中子寿命和隐含的增强弱反应速率包括在大爆炸核合成。因此,即使在所观察到的氦丰度的一个狭窄的不确定性被采用,这带来了约束的重子光子比从BBN和所观察到的氦到更好地符合独立确定的重子含量推导出的WMAP频谱的功率波动在宇宙微波背景,和测量原始氘在窄线类星体吸收系统在高红移。
2004-11-10 astro-ph
Constraining Strong Baryon-Dark Matter Interactions with Primordial Nucleosynthesis and Cosmic Rays
自相互作用暗物质(SIDM)是由Spergel和Steinhardt提出的,以解决无碰撞暗物质模拟和小于1 Mpc尺度的观测之间可能存在的差异。我们研究了暗物质粒子不仅具有强自相互作用,而且与重子具有强相互作用的情况。这种相互作用的存在将对核和粒子天体物理学产生直接影响。其中包括大爆炸核合成(BBN)和中性π介子衰变产生的伽马射线通量的预测丰度的变化,中性π介子起源于暗物质和银河系宇宙射线(CR)之间的碰撞。从这些影响,我们约束的重子-暗物质相互作用的强度,通过重子-暗物质相互作用截面的比例,$s$的暗物质的质量。我们发现,BBN的地方弱上限,这个比例$< 10^8 cm^2/g$。然而,CR-SIDM相互作用将可能的DM-重子截面限制在$< 5 \times 10^{-3} cm^2/g$ ;这排除了能量无关的相互作用,但不是质心速度下降到$s \propto 1/v$或更陡的相互作用。
2002-03-14 astro-ph
Production of Li, Be \& B from Baryon Inhomogeneous Primordial Nucleosynthesis
我们调查的可能性,不均匀的核合成可能最终被用来解释丰度的\li 6,\be 9和B的第二人口恒星。目前的工作不同于以往的研究,因为我们使用了更广泛的反应网络。它表明,在最简单的情况下,轻元素与$A\le7$的丰度限制分离的不均匀性,以足够小的尺度,该模型是无法区分的均匀核合成和丰度的\li 6,\be 9\和B,然后低于观察几个数量级。该结论不依赖于\li 7约束。我们还研究了替代方案,其中涉及后核合成再处理的轻元素,以重现所观察到的丰度的Li和B,同时允许一个更高的重子密度(仍然远低于宇宙学临界密度)。未来的B/H测量可能会排除这种奇异的情况,并进一步限制原始核合成,以接近均匀模型的结论。
1993-08-20 astro-ph hep-ph
Inhomogeneous big bang nucleosynthesis with late-decaying massive particles
我们研究了在重子密度不均匀性和后衰变大质量粒子(X)的影响下,用大爆炸核合成解释D,3 He,4 He和7 Li的原始丰度的可能性,并探讨了在这种情况下闭合密度Omega_b的重子分数的允许范围.我们发现,根据这个复合模型的参数(不均匀性的特征尺寸和密度对比度; X粒子的质量密度、寿命和衰变中的有效重子数),高达Ω_{b} h_{50} ^{2} \simeq 0.25-0.35的值可以与轻核素的原始丰度相容。我们考虑了中子和质子在各个阶段的扩散,并考虑了X粒子对能量密度的贡献,它们衰变产生的熵,X粒子的衰变产物可能使核合成前几个阶段产生的轻核发生光离解的可能性,以及X粒子的衰变产物中可能包含相当大一部分强子的可能性。对Be的原始丰度进行了具体的预测。
1998-04-22 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis: from precision cosmology to fundamental physics
我们提出了一个最新的审查大爆炸核合成(BBN)。我们讨论了在过去的二十年中取得的主要进展的整体理论框架,总结了新的实验结果的影响核反应率,并严格重新检查轻核丰度的天体物理测定。然后,我们报告如何BBN可以被用来作为一个强有力的测试新的物理学,限制了广泛的思想和理论模型的基本相互作用超越了标准模型的强和电弱力和爱因斯坦的广义相对论。
2009-04-16 astro-ph hep-ph
Monte-Carlo Analysis of Big Bang Production of Beryllium and Boron
人们对大爆炸核合成可能产生大量Be和B的可能性一直很感兴趣。在本文中,我们考虑到反应速率的不确定性,重新评估原始丰度。我们讨论了原始核合成的影响,和银河宇宙射线spectroscopy。
1994-12-11 astro-ph
Baryon/anti-baryon inhomogeneity and big bang nucleosynthesis
我们研究了重子/反重子不均匀性对原始核合成的影响。最近的工作表明,电弱重子生成可以产生不同的净重子数和反重子数区域,这些区域可以一直存在到核合成时期。我们讨论了中子扩散对这些模型中核合成产率的影响,并推测了获得约束的前景。
1998-12-15 astro-ph
Nucleosynthesis in a Simmering Universe
原始核合成被认为是标准大爆炸宇宙学的一个成功故事。宇宙学和基本粒子的物理参数被认为是严格限制的要求,正确的丰度轻元素。我们证明核合成的一类模型非常不同的SBB。在这些模型中,宇宙尺度因子从核合成发生的时期开始随时间线性增加。事实证明,弱相互作用保持在热平衡的温度是两个数量级低于相应的温度在SBB。质子的逆β衰变可以确保几种轻元素的充分产生,同时产生比SBB中产生的原始金属丰度高得多的原始金属丰度。这些模型的其他吸引人的特点是没有视界,平坦性和初始奇点问题,一致的球状星团的年龄和一致的红移和光度距离,角直径距离和星系数之间的关系。
1996-06-13 astro-ph
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。
2000-04-17 astro-ph hep-ph