QCD 相变后产生的轻惰性中微子的宇宙学含义

我们研究了早期宇宙中在无轻子不对称性但包含对$\pi$质量和衰变常数$f_{\pi}$的有限温度修正的情况下，由$\pi \rightarrow l \nu_s$过程在 QCD 相变后不久产生的惰性中微子。通过该机制产生的质量$\lesssim 1 MeV$的惰性中微子在$T_f \simeq 10 MeV$时退耦，其分布函数高度非热化，并在低动量处具有尖锐增强，从而使该物种即使对于非常轻的质量也表现为\emph{冷}暗物质。来自 CMB 的暗物质丰度约束和来自最暗物质主导的矮椭球星系的相空间密度约束分别对质量和混合角的组合给出了上限和下限。对于$\pi \rightarrow \mu \nu_s$过程，这些限制导出了一个与$3.55 \mathrm{KeV}$谱线最新结果相容的狭窄区域。非热分布函数导致（今天的）自由流长度在$\sim \mbox{few kpc}$范围内，这与矮星系中观测到的核一致。对于通过该反应产生的质量$\lesssim 1 eV$的惰性中微子，结合非热分布函数，关于$U_{ls}$的最新加速器和天体物理界限表明这些惰性中微子对$N_{eff}$有显著贡献。