含刚性流体的太初核合成

最近在各种背景下提出了导致宇宙刚性流体成分的模型，其密度$\rho_S$按$a^{-6}$标度，其中$a$是尺度因子。我们数值计算了这种刚性流体对原始元素丰度的影响。由于刚性流体能量密度随尺度因子的衰减比辐射更快，与额外辐射成分产生的变化相比，它对原始氦-4丰度产生的变化相对大于对其他元素丰度的变化。我们表明，在固定的基准温度下，氦-4丰度随刚性流体密度线性变化。取$\rho_{S10}$和$\rho_{R10}$分别为$T = 10$ MeV时刚性流体能量密度和相对论性粒子的标准密度，我们发现原始氦丰度的变化很好地拟合为$\Delta Y_p = 0.00024(\rho_{S10}/\rho_{R10})$。当额外辐射和刚性流体在“枢轴温度”$T_*$处具有相等密度时，它们产生的氦-4丰度变化相同，我们发现$T_* = 0.55$ MeV。当前对原始$^4$He丰度的估计给出了对刚性流体能量密度的约束：$\rho_{S10}/\rho_{R10} < 30$。