重惰性中微子的宇宙学约束

我们考虑质量为 10 MeV $\lesssim m_s \lesssim m_{\pi} \sim 135$ MeV 的重惰性中微子 $\nu_s$，其在早期宇宙中热产生并在 QCD 相变后冻结。这些中微子的存在可能改变由宇宙微波背景（CMB）测量的中微子有效物种数 $N_{\rm eff}$ 的值，以及 BBN 期间的 ${}^4$He 产额。我们详细给出了相关玻尔兹曼方程的求解，并确定了受当前普朗克卫星数据约束的参数空间，同时预测了未来第四阶段地基 CMB（CMB-S4）观测所能探测的参数空间。