中微子耦合轻媒介子的 $N_{{\rm eff}}$ 约束：抗稀释效应

我们研究了在中微子退耦后的早期宇宙中携带显著能量的新轻粒子对宇宙学有效相对论性中微子物种数 $N_{{\rm eff}}$ 的影响。若轻粒子由已退耦的中微子产生，则 $N_{{\rm eff}}$ 主要通过抗稀释效应被修正。该效应源于：随着宇宙膨胀，存储于新粒子质量中的能量比光子和微中子能量的稀释程度更小。我们的研究全面探讨了这一效应，推导了标量及矢量媒介子与中微子耦合的 $N_{{\rm eff}}$ 约束。我们发现，抗稀释效应可使标量与矢量媒介子分别令 $N_{{\rm eff}}$ 增加 0.118 与 0.242。这些数值可被即将到来的 CMB 实验轻易达到。一旦达到这些水平，未来对耦合的 $N_{{\rm eff}}$ 约束将改善多个数量级。