宇宙学氢复合过程中的莱曼α逃逸：3d-1s和3s-1s双光子过程

我们给出了莱曼α光子辐射转移方程的公式，该公式允许我们在宇宙学氢复合过程中包含3s-1s和3d-1s衰变通道的双光子修正。我们利用该方程计算了氢复合过程中莱曼α光子Sobolev逃逸概率的修正，进而计算了自由电子分数以及CMB温度和极化功率谱的变化。我们证明，与使用Sobolev近似得到的结果相比，有效逃逸概率在z~1400处变化了DP/P ~ +11%。这使氢复合在z~1190处加速了DN_e/N_e ~ -1.6%，意味着在l >~ 1500处|DC_l/C_l| ~1%-3%，并且CMB功率谱中极大和极小值的位置发生偏移。这些修正对于未来CMB数据的分析至关重要。总修正是三个独立过程叠加的结果，分别与(i)问题的时间依赖方面、(ii)莱曼α线附近发射和吸收轮廓形状与正常洛伦兹线型的量子力学偏差修正，以及(iii)一个非常重要的热力学修正因子有关。所有这些修正都在Sobolev近似中被忽略，但在未来CMB观测的背景下它们很重要。所有这三个修正都可以在莱曼α吸收过程的双光子公式中自然获得。然而，修正(i)和(iii)也可以在通常的'1+1'光子语言中推导出来，而不必采用双光子图像。因此，只有(ii)真正与双光子过程的量子力学方面有关（摘要已删减）。