大丰度核聚变前的原始黑洞蒸发

Quan-feng Wu; Xun-Jie Xu

doi:10.1088/1475-7516/2026/02/063

大丰度核聚变前的原始黑洞蒸发

宇宙学与河外天体物理 2026-05-07 v3 高能物理 - 唯象学

作者: Quan-feng Wu , Xun-Jie Xu

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摘要

由密度涨落坍缩形成的原始黑洞(Primordial Black Holes, PBHs)为探索宇宙早期物理提供了独特窗口。它们在大丰度核合成(BBN)时代通过Hawking辐射蒸发可留下可测量的原始轻元素丰度痕迹。本文详细分析了PBHs在BBN前蒸发的效应，包含若干分析步骤，得出透明且可复现的BBN约束。我们发现，为产生可观测的BBN效应，PBH质量必须超过 $10^{9}$ 克，该阈值高于某些早期研究报告的值。略高于 $10^{9}$ 克时，BBN灵敏度随质量快速增加后下降，转折点出现在 $2\times10^{9}$ 克。对于质量范围为 $[10^{9},\ 10^{10}]$ 克的PBHs，当前BBN可观测量测得的约束将初始质量分数参数 $\beta$ 限制在 $10^{-17}$ 至 $10^{-19}$ 之间。为便于未来改进，我们公开了代码，使其能够轻松纳入更新的核反应速率、粒子物理输入和宇宙学数据。

关键词

原始黑洞 Hawking 辐射大丰度核合成宇宙学天文物理

引用

@article{arxiv.2509.05618,
  title  = {Primordial Black Holes Evaporating before Big Bang Nucleosynthesis},
  author = {Quan-feng Wu and Xun-Jie Xu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05618},
  year   = {2026}
}

备注

26 pages, 7 figures, a few typos in equations fixed, code available at https://github.com/Fenyutanchan/Primordial-Black-Hole.git

大丰度核聚变前的原始黑洞蒸发

摘要

关键词

引用

备注

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