轻 WIMP 与等效中微子
摘要
极轻 WIMP (chi) 是在早期宇宙晚期湮灭的热遗迹，它们改变了 BBN 和复合时期的能量密度与熵密度。BBN 结合 CMB 可以消除轻 WIMP 与等效中微子之间的部分简并性，从而约束每一者的存在及其性质。取决于轻 WIMP 的性质（Majorana 或 Dirac 费米子，实或复标量），BBN + CMB 联合分析将 m_chi 的下限设定在 0.5 - 5 MeV 范围内 (m_chi/m_e > 1 - 10)，并确定 m_chi 的最佳拟合值在 5 - 10 MeV 范围内。BBN + CMB 联合分析发现等效中微子数目的最佳拟合值为 Delta N_nu ~ 0.65，几乎与 WIMP 的性质无关。在不存在轻 WIMP (m_chi > 20 MeV) 的情况下，N_eff = 3.05(1 + Delta N_nu /3)。此时，BBN 与 CMB 之间具有极好的一致性，但联合拟合显示 Delta N_nu = 0.40+-0.17，在约 2.4 sigma 水平上不利于标准大爆炸核合成 (SBBN) (Delta N_nu = 0)，并在约 3.5 sigma 水平上不利于惰性中微子 (Delta N_nu = 1)。最佳 BBN + CMB 联合拟合在约 95% 置信水平上不利于暗辐射缺失 (Delta N_nu = 0)，同时允许存在惰性中微子 (Delta N_nu = 1 在约 1 sigma 水平)。对于本文考虑的所有情况，锂问题依然存在。这些在 TAUP 2013 会议上展示的结果基于 Nollett & Steigman (2013)。
引用
@article{arxiv.1402.5399,
title = {Light WIMPs And Equivalent Neutrinos},
author = {Gary Steigman and Kenneth M. Nollett},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.5399},
year = {2014}
}
备注
9 pages, 10 figures, To appear in the Proceedings of the TAUP 2013 Conference (F. Avignone & W. Haxton, editors, Physics Procedia, Elsevier). arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1401.5488