来自大爆炸核合成的隐秘中微子相互作用的观测约束

我们研究了中微子与带质量标量玻色子通过 $g^{}_{\phi} \overline{\nu} \nu \phi$（或带质量矢量玻色子通过 $g^{}_V \overline{\nu} \gamma^\mu \nu V^{}_\mu$）的可能相互作用，并通过要求这些隐秘中微子相互作用（SNIs）不破坏大爆炸核合成（BBN）的成功，探索耦合常数 $g^{}_{\phi}$（或 $g^{}_V$）与标量（或矢量）玻色子质量 $m^{}_\phi$（或 $m^{}_V$）的允许参数空间。将 SNIs 纳入 BBN 时期早期宇宙的演化中，我们数值求解玻尔兹曼方程，并将轻元素丰度的预言与观测进行比较。结果表明，标量玻色子情形中对 $g^{}_{\phi}$ 和 $m^{}_\phi$ 的约束相当弱，这是由于自由度数量较小。然而，在矢量玻色子情形中，对于 $m^{}_V \simeq 1~{\rm MeV}$ 得到了在 $95~\%$ 置信水平下对耦合 $g^{}_V \lesssim 6\times 10^{-10}$ 的最严格界限，而对于更小质量 $m^{}_V \lesssim 10^{-4}~{\rm MeV}$ 界限则弱得多，为 $g^{}_V \lesssim 8\times 10^{-6}$。此外，我们较详细地讨论了 SNIs 如何影响宇宙学演化与最轻元素的丰度。