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通过原始大爆炸核合成和 baryogenesis 约束 R\'enyi 熵

综合物理 2025-07-22 v1

摘要

R\'enyi 熵是玻尔兹曼- Gibbs 熵的一参数推广,为探测宇宙学量子引力效应提供了有前景的框架。通过修改 apparent horizon 的熵-面积关系,R\'enyi 熵可改变早期宇宙的膨胀动力学,潜在地对大爆炸核合成产生影响。本文在R\'enyi 熵范式下推导修正的 Friedmann 方程,探讨其对轻元素 Deuterium(DD)、氦-4(4He_{}^{4}\textit{He})、锂-7(7Li_{}^{7}\textit{Li})及 baryogenesis 的原始丰度的影响。利用来自 Planck、原始丰度数据以及 baryogenesis 观测数据的约束,我们对 R\'enyi 参数施加了严格的界限。此外,我们探讨R\'enyi 熵修正是否可缓解长期以来的锂问题。本研究首次从 BBN 角度对 R\'enyi 宇宙学施加系统性约束,凸显非可扩展热力学在早期宇宙物理中的作用。我们的分析表明,所得R\'enyi 参数λ\lambda的取值范围对于氦-4和 Deuterium具有重叠,但这一重叠区域——尽管存在小偏差——与来自锂-7的取值范围不一致。这种小幅差异引发了在修正宇宙学情景下缓解\textit{锂问题}的可能性。我们还在R\'enyi 宇宙学框架下呈现了宇宙时间与温度之间的关系。我们观察到,R\'enyi 参数的增加会增加早期宇宙的温度。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.14250,
  title  = {Constraints on R\'{e}nyi Entropy through Primordial Big-Bang Nucleosynthesis and Baryogenesis},
  author = {Ahmad Sheykhi and Ava Shahbazi Sooraki},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.14250},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 5 figures