中微子味混合破坏早期宇宙的各向同性

中微子场在早期宇宙中通常被假定为各向同性和均匀的。然而，由于中微子密度很大，中微子场各向同性的微小扰动可能被中微子自相互作用引起的非线性味混合所放大。我们首次在多角各向异性设置下对中微子味演化进行了数值模拟。由于涉及的计算挑战，我们采用了一个简化框架，该框架由具有两个角 bin（向左和向右传播的模式）的均匀宇宙组成，用于中微子与反中微子，并采用了一个超越通常采用的阻尼近似的碰撞项近似形式。通过假设初始左右不对称性为 $\mathcal{O}(10^{-15})$，我们令人信服地证明了味演化在两种质量排序下都会受到影响，这对热激发中微子物种的有效数目（$N_{\mathrm{eff}}$）具有影响。值得注意的是，在正常排序中，对 $N_{\rm eff}$ 的修正与有限温度 QED 效应的高阶修正相当。此外，通过假设中微子 sector 中的初始轻子不对称性与重子不对称性同阶 [$\mathcal{O}(10^{-9})$]，我们发现中微子-反中微子不对称性在各向同性和各向异性初始条件下都增长了几个数量级。这项工作清楚地表明，迫切需要批判性地重新审视关于早期宇宙中微子味混合的标准假设，特别是考虑到其对宇宙学观测量的可能影响。