中微子-暗区平衡与原初元素丰度

在中微子从光子浴退耦后，它们可以填充一个热暗区。如果这发生在温度约100 keV以上，会对轻元素丰度产生可测量的影响。我们计算了该情景下的轻元素丰度，研究了标准模型中微子快速冷却以及相对论自由度数目$N_{\rm{eff}}$增加（可能在质量阈值存在时发生）的影响。我们将这些变化纳入公开可用的BBN代码PRIMAT中，使用PRIMAT和BBN代码PArthENoPE的反应网络来计算Y$_{\rm{P}}$和D/H。我们提供了来自两个不同反应网络的限制，以及包含两个结果的扩展误差。如果电子中微子显著参与冷却，我们发现限制低至100 keV。如果电子中微子参与较弱（例如只有质量本征态$\nu_3$达到平衡），冷却不产生限制。然而，如果暗区在$N_{\rm{eff}}$中经历一个“阶梯”，则存在额外的、依赖于$\omega_b$的约束。这些限制可以从强（对于低$\omega_b$值）到对新物理的轻微偏好（对于高$\omega_b$值）。未来包括即将到来的CMB数据的分析应能改进这些限制。