大爆炸核合成对长寿命带电重粒子的限制
高能物理 - 唯象学
2009-06-19 v3 天体物理学
摘要
本文详细研究了带电重粒子（CHAMPs）存在下的大爆炸核合成（BBN）。研究纳入了所有目前已知的由 CHAMPs 与原子核形成束缚态所导致的效应，包括对 Li6 和 Li7 可能的晚期破坏。该研究为衰变时间在 3x10^2 秒至 10^12 秒范围内的 CHAMPs 丰度设定了保守限制。文中强调，当利用萨哈方程近似计算 He4 束缚态分数时，早期（T ~ 10keV）Li6 的产率被高估了约 10 倍。为了获得 CHAMPs 丰度的保守限制，我们进行了蒙特卡洛分析，涉及约 3x10^6 次独立的 BBN 运行，并变化了十九种不同反应的反应率（详见附带的勘误表）。分析得出了一个令人惊讶的结果：除了粒子参数空间中的小区域外，目前对衰变带电粒子丰度的保守约束非常接近于对中性粒子的约束。研究表明，如果未来能够可靠地确定若干此前未考虑的反应，早期宇宙中 CHAMPs 的限制有可能被收紧数个数量级。一份勘误表给出了在采用 Kamimura 等人近期更精确确定的 CHAMPs 反应率时，原初 CHAMPs 密度的限制。
引用
@article{arxiv.0710.5153,
title = {Bounds on long-lived charged massive particles from Big Bang nucleosynthesis},
author = {Karsten Jedamzik},
journal= {arXiv preprint arXiv:0710.5153},
year = {2009}
}
备注
includes Erratum showing most up to date limits after determination of the most important reaction rates