非热宇宙中微子背景

我们指出，对于狄拉克中微子，除了标准的热宇宙中微子背景（C$\nu$B）之外，还可能存在具有可比数密度的非热中微子背景。由于右手分量基本上与标准模型粒子的热浴解耦，具有非热分布的遗迹中微子可能存续至今。非热背景的遗迹密度可以通过通常对无质量自由度有效数量 $N_\mathrm{eff}$ 的观测界限来约束，并且可以大到 $n_{\nu_{\mathrm{nt}}}\lesssim 0.5\,n_\gamma$。特别是，在没有任何奇异态的情况下，$N_\mathrm{eff}$ 可以大于 3.046。非热遗迹中微子构成了 C$\nu$B 探测的不可约贡献，因此可能被未来的实验（如 PTOLEMY）发现。我们还提出了一个混沌暴胀场景，其中非热背景可以由暴胀预热自然产生。因此，非热遗迹中微子可能构成探索极早期宇宙的一个新窗口。