原初氦与宇宙背景辐射
宇宙学与河外天体物理
2014-11-20 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
核理论
摘要
原初核合成的产物和宇宙微波背景(CMB)光子是宇宙早期演化的遗迹，对它们的观测检验了宇宙学的标准模型，并为超越宇宙学和粒子物理标准模型的新物理提供了窗口。在标准的热大爆炸宇宙学中，早在任何恒星形成之前，宇宙中重子质量的相当大一部分（约25%）应以氦-4核的形式存在。由于当前的4He观测仅限于已发生恒星核合成的低红移区域，对高红移、恒星形成前的4He的观测将构成对热大爆炸宇宙学的基本检验。在大爆炸核合成(BBN)结束很久之后的复合时期，印刻在CMB上的温度各向异性谱依赖于4He丰度，这是通过其与电子密度的联系以及电子密度对Silk阻尼的影响实现的。由于4He的遗迹丰度对宇宙重子密度相对不敏感，但对非标准的早期宇宙膨胀率敏感，因此4He的原初质量分数Yp提供了对BBN和CMB标准模型一致性的检验，并对非标准物理给出了约束。本文将WMAP七年数据（辅以其他CMB实验）——这些数据间接确定了高红移处的Yp——与BBN预测以及低红移河外HII区中4He的独立直接观测进行了比较。目前，鉴于CMB确定的原初4He丰度（以及HII区观测推断的氦丰度）存在非常大的不确定性，BBN预测与CMB观测之间的任何差异都很小，置信水平低于1.5σ。
引用
@article{arxiv.1002.3604,
title = {Primordial Helium And the Cosmic Background Radiation},
author = {Gary Steigman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1002.3604},
year = {2014}
}
备注
9 pages, no figures, version published in JCAP04 (2010) 029