狄拉克中微子磁矩对宇宙学的影响

产生中微子质量的机制仍是粒子物理学中的一个谜。如果中微子质量源于狄拉克质量项，那么存在与其弱相互作用对应态手性相反的中微子态。这些非活跃态在标准模型的可观测尺度上不与活跃态相互作用。然而，这些态的存在会对宇宙学产生影响，因为它们在早期贡献辐射能量密度，在晚期贡献物质能量密度。本文工作的重点是狄拉克中微子如何通过反常磁矩算符占据热态。我们考虑了一类所有中微子具有独立于味或手性的磁矩的模型。随后，计算了中微子在背景等离子体粒子上的散射截面，从而将遗迹非活跃中微子能量推导为等离子体温度的函数。为此，需要所有带电标准模型粒子的散射截面。因此，推导了中微子与 $W$-玻色子通过磁矩顶点散射的截面。当前测量从宇宙学参数 $N_{\rm eff}$ 和轻元素原初丰度对中微子磁矩的大小给出了约束。最后，通过考察中微子自由流，研究了额外的狄拉克态在晚期如何贡献物质能量密度。