利用大爆炸核合成约束由轻子数导致的宇宙辐射密度

大爆炸核合成(BBN)之前和期间以辐射形式存在的宇宙能量密度通常用有效中微子数N_eff来参数化。在没有额外自由度的情况下，该量取决于表征三种活性中微子分布的化学势和温度，以及它们可能的非热特征。在本分析中，我们通过仔细处理中微子振荡的动力学，确定了BBN对来自原始中微子-反中微子不对称性的N_eff所施加的上限。我们考虑了中微子扇区总轻子数eta_nu= eta_{nu_e}+eta_{nu_mu}+eta_{nu_tau}和初始电子中微子不对称性eta_{nu_e}^in的相当宽的范围，求解了支配相空间中中微子(反中微子)分布由于碰撞、对过程和味振荡而演化的相应动力学方程。通过充分利用中微子分布的时间演化以及最新的原始2H/H密度比和4He质量分数测定，获得了对中微子扇区总轻子数和BBN开始时nu_e -bar{nu}_e不对称性的新约束。注意，取WMAP测量的重子分数时，2H/H丰度在约束eta_nu -eta_{nu_e}^in平面中的允许区域方面起着重要作用。这些约束将具有原始不对称性的中微子对N_eff的最大贡献确定为混合参数theta_13的函数，并指出了上限N_eff < 3.4。将这些结果与即将到来的Planck卫星对N_eff的测量进行比较，将可能为宇宙辐射含量的性质提供见解。