核反应不确定性、大质量引力子衰变与宇宙学锂问题

我们考虑了核反应速率的不确定性对宇宙学约束的影响，这些约束涉及大爆炸核合成期间或之后不稳定粒子的衰变。我们识别出非热强子引起的、对扰动标准大爆炸核合成最为重要的核反应，然后量化了这些反应以及由此产生的轻元素丰度的不确定性。这些结果也指出了关键的核过程，改进这些过程的截面数据将能更准确地确定不同的轻元素丰度，从而使得对大爆炸核合成的更精确探测以及对不稳定粒子的宇宙学约束的评估成为可能。将此分析应用于具有不稳定引力子衰变为中性子的模型，我们计算了当前测量的轻元素丰度的似然函数，同时考虑了相关核反应速率测定中的当前实验误差。我们发现了一个引力子质量和丰度的区域，在该区域中，氘、氦-4 和锂-7 的丰度可以拟合得到 χ² = 5.5，而如果引力子衰变效应不重要，则 χ² = 31.7。当锂丰度取自球状星团数据时，最佳拟合解改进至 χ² ~ 2.0。如果希望引力子参数的这一区域能为宇宙学锂-7 问题提供一个完整的解决方案，则需要对观测到的轻元素丰度和/或核反应速率进行某种类似的重新评估。