重新审视大爆炸核合成对原初黑洞的限制
宇宙学与河外天体物理
2020-11-18 v1 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
摘要
随着空间膨胀,黑洞的能量密度相对于辐射增加,这为我们考虑早期宇宙中含有大量此类物体的情形提供了动机。在本研究中,我们重新审视由轻元素丰度测量推导出的原初黑洞限制。黑洞及其霍金蒸发产物可通过改变中子-质子冻结时的膨胀速率,以及辐射可将质子转换为中子反之亦然的介子,来影响大爆炸核合成(BBN)时期。此类黑洞从而可提高原初中子-质子比,并增加最终产生的氦的量。此外,霍金蒸发的产物可击碎氦核,既减少氦丰度又增加原初氘丰度。在先前工作基础上,我们利用现代氘和氦测量推导出对 s 到 s(假设标准模型粒子内容,对应 g 到 g)蒸发的黑洞的严格限制。我们还考虑了超越标准模型的物理如何可能影响这些限制。由于霍金蒸发的引力性质,黑洞蒸发速率以及该过程产生的粒子类型取决于完整的粒子谱。在此背景下,我们讨论了具有大量退耦自由度(即大隐 sector)以及TeV尺度超对称模型的情形。
引用
@article{arxiv.2006.03608,
title = {Constraints on Primordial Black Holes From Big Bang Nucleosynthesis Revisited},
author = {Celeste Keith and Dan Hooper and Nikita Blinov and Samuel D. McDermott},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.03608},
year = {2020}
}