大爆炸核合中的宇宙物质-反物质域限制

我们对在由物质-反物质域组成的宇宙中合成的轻元素丰度进行了详细的数值计算，这种情况预计在某些弱相互作用 baryogenesis 场景中会出现。我们的模拟将所有相关物理效应（包括物质-反物质湮灭、湮灭过程中次级粒子产生、baryon扩散和流体力学过程）耦合到核反应网络中。我们确定了两种主要效应，取决于域的典型尺寸。小规模的反物质域在He4合成前通过中子扩散消散，导致原始He4质量分数被抑制。较大的域在He4合成前通过质子扩散和流体力学膨胀消散。这种情况下，对元素丰度影响最大的是反He4湮灭，导致He3相对于H2的过生产，以及通过非热核反应产生Li6的过生产。这两种效应可能导致轻元素丰度显著偏离标准大爆炸核合产量，并与观测推断值不符。这使我们能够对反物质参数施加严格限制。对于某些参数组合，可能同时得到低H2和低He4，在给定的宇宙baryon密度下，这一结果似乎与当前观测数据相符。