狄拉克中微子与 $N_{{\rm eff}}$ II：冻入情形

我们讨论右手中微子分量 $\nu_R$ 具有新相互作用的狄拉克中微子，这些新相互作用可能对相对论性中微子物种的有效数目 $N_{\rm eff}$ 产生可测量的贡献。我们旨在对各种可能性进行模型无关且全面的研究。由热物种衰变或散射产生 $\nu_R$ 的过程，涉及自旋为0、自旋1/2或自旋1的初态或末态，均被涵盖。我们主要在冻入（freeze-in）区数值并解析地计算了 $\nu_R$ 对 $N_{\rm eff}$ 的贡献，因为冻出（freeze-out）区此前已被研究。虽然我们的近似解析结果仅适用于冻入，但我们的数值计算同样适用于冻出，包括两区之间的过渡。利用当前和未来的 $N_{\rm eff}$ 约束，我们得到了CMB实验对新相互作用质量和耦合的限制与灵敏度。作为副产物，在假设中微子质量为0.1 eV且由标准希格斯机制产生的前提下，我们得到了希格斯-中微子相互作用的贡献 $\Delta N_{\rm eff}^{\rm SM} \approx 7.5\times10^{-12}$。