弱退耦与大爆炸核合成中的中微子能量输运

我们通过将完整的强、电磁和弱核反应网络与多能群玻尔兹曼中微子能量输运方案同时耦合，计算了早期宇宙历经弱退耦、弱冻结和大爆炸核合成（BBN）时期的演化。我们代码的模块化结构能够剖析在不存在中微子味振荡时，负责演化早期宇宙动力学的各过程的相对贡献。这种方法允许详细记录 $\nu_e$、$\bar\nu_e$、$\nu_\mu$、$\bar\nu_\mu$、$\nu_\tau$、$\bar\nu_\tau$ 能量分布函数与核反应以及中微子与光子/电子/正电子/重子等离子体组分之间的熵/热生成与流动的自我一致演化。该计算揭示了中微子分布函数与等离子体热力学条件（例如电子-正电子对密度）在时间演化中的非线性反馈，这对以下方面有影响：尺度因子与等离子体温度之间的相位关系；中子-质子比；轻元素丰度演化史；以及宇宙学参数 \neff。我们发现，我们这种追踪中微子能谱畸变及伴随的等离子体熵产生与抽取的时间发展的方法，改变了计算所得的 BBN 氘产额。例如，对于等离子体热力学中量子修正的特定实现，我们的计算显示氘增加了 $0.4\%$。在预期观测与核物理不确定性改进的语境下，这些变化具有潜在重要性。