关于热轴子、遗迹中微子与轻元素的宇宙学预言

未来宇宙微波背景与重子声学振荡测量的目标之一，是提升中微子领域当前的精度，并对早期宇宙中的额外暗辐射达到更高的灵敏度。本文研究这些改进如何转化为对标准模型合理扩展的约束能力，这些扩展涉及在量子色动力学(QCD)相变前通过与胶子散射而热化的轴子。假设一个基准的 $\Lambda$CDM 宇宙学模型，我们模拟了第四阶段类 CMB 与暗能量光谱仪(DESI)类巡测的未来数据，并分析了轴子与中微子热暗物质的混合情形。我们还进一步考虑了这些 QCD 轴子对大爆炸核合成所预言的轻元素丰度的影响。在 95% 置信水平下，对热遗迹质量最具约束力的预言上限为 $m_{\rm a} \lesssim 0.92$ eV 与 $\sum m_\nu\lesssim 0.12$ eV，表明未来宇宙学观测可大幅改善当前界限，支持对轴子、中微子与原始轻元素性质的多信使分析。