早期宇宙中电子-正电子湮灭的冻结
高能物理 - 唯象学
2020-03-11 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
在 neutrino 脱离热平衡之后以及大爆炸核合成（BBN）时期，电子-正电子湮灭主要在局域热平衡与化学平衡下发生。该过程的影响在BBN产额以及相对论自由度中显而易见。我们使用Klein-Nishina振幅以及适用于Fermi阻塞与Bose增强的统计因子，自洽地计算了电子-正电子产生与湮灭的碰撞积分。我们的计算表明，当光子-电子-正电子-重子等离子体温度约为16 keV时，该湮灭发生冻结，此后其速率降至Hubble速率以下。在接近16 keV的温度区间，我们打破电子、正电子与光子之间化学平衡的假设，独立计算电子与正电子化学势的演化，并在每个时间步计算相关的碰撞积分。我们发现电子与正电子的化学势偏离化学平衡情形。尽管我们的结果不影响精确宇宙学测量对标准宇宙学模型的解读，这些非平衡效应可能对检验超越标准模型的新物理十分重要。
引用
@article{arxiv.1910.14050,
title = {Electron-Positron Annihilation Freeze-Out in the Early Universe},
author = {Luke C. Thomas and Ted Dezen and Evan B. Grohs and Chad T. Kishimoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.14050},
year = {2020}
}