长寿命强相互作用遗留粒子对大爆炸核合成的影响
高能物理 - 唯象学
2009-11-10 v1
摘要
已有理论提出，早期宇宙中存在遗留的长寿命强相互作用大质量粒子（SIMP，或X粒子）。我们研究了此类长寿命不稳定SIMP对大爆炸核合成（BBN）的影响，假设这些粒子在BBN时期存在，但在能被探测到之前很久就已衰变。X粒子与核子之间的相互作用强度假定与核子之间的相互作用强度相似。然后，我们计算了存在不稳定中性带电X^0粒子时的BBN，考虑了X^0粒子被原子核俘获形成X-原子核的过程。我们还研究了X-原子核的核反应和β衰变。我们发现，SIMP在BBN相对较早的时期与普通原子核形成束缚态。这导致了与之结合的重元素的产生。基于对原始轻元素丰度的观测推断限制，我们推导出了BBN期间X^0粒子丰度的约束。根据这些约束，预测寿命长于约200秒的长寿命有色粒子的粒子模型被排除。
引用
@article{arxiv.0906.3516,
title = {Effect of Long-lived Strongly Interacting Relic Particles on Big Bang Nucleosynthesis},
author = {Motohiko Kusakabe and Toshitaka Kajino and Takashi Yoshida and Grant J. Mathews},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.3516},
year = {2009}
}
备注
19 pages, 4 figures