惰性中微子与额外维度对大爆炸核合成的影响

通过假设在大爆炸核合成（BBN）时期存在额外维度的惰性中微子，我们研究了惰性中微子（$\nu_{\rm s}$）对BBN的影响，并约束了与$\nu_{\rm s}$性质相关的一些参数。首先，对于宇宙膨胀速率，我们考虑了五维体空间和嵌入其中的膜的内禀张力的影响，并利用观测到的元素丰度约束了额外维度的一个关键参数。其次，考虑了$\nu_{\rm s}$在膜上或膜外传播的效应。在此模型中，$\nu_{\rm s}$与活性中微子之间的有效混合角依赖于能量，这可能引起混合角的共振效应。因此，$\nu_{\rm s}$的反应率在宇宙演化过程中可能发生剧烈变化。我们通过求解作为温度函数的速率方程，直到惰性中微子退耦，估算了$\nu_{\rm s}$的丰度和温度。我们发现，$\nu_{\rm s}$的遗迹丰度因额外维度而显著增强，并在特征共振能量$E_{\rm res}\gtrsim 0.01$ GeV处达到最大。最后，通过将经额外维度$\nu_{\rm s}$修正的BBN计算结果与轻元素丰度的观测数据进行比较，详细讨论了与$\nu_{\rm s}$、混合角和质量差相关的一些约束。