二次能量 - 动量平方引力：来自大爆炸核合成的约束

在本工作中，我们在二次能量 - 动量平方引力 (qEMSG) 框架内扩展了标准宇宙学模型，引入了通常物质场 ($T_{\mu\nu}$) 与其伴随伙伴场 (qEMSF, $T_{\mu\nu}^{\rm qEMSF}$) 之间的非最小相互作用，该相互作用由 $f(\mathbf{T}^2)=\alpha\mathbf{T}^2$ 定义，其中 $\mathbf{T^2}=T_{\mu\nu}T^{\mu\nu}$。采用 qEMSG 框架内的解析方法，我们对大爆炸核合成 (BBN) 动力学进行了全面探索。我们的分析选择了与 $\alpha\rightarrow0$ 时的标准宇宙学模型极限相容的辐射主导宇宙解，并揭示 qEMSF 相互作用模型可以修改辐射能量密度的演化，潜在地改变中子 - 质子转换率，从而以多种方式影响 $^4$He 丰度。通过明确定义对预测的原初 $^4$He 质量分数 $Y_{\rm p}$ 的修正，我们基于最近对 $Y_{\rm p}$ 的测量建立了参数 $\alpha$ 最严格的宇宙学约束：来自 Aver 等人原初 $^4$He 丰度测量的 $(-8.81\leq\alpha\leq8.14)\times10^{-27}\,\mathrm{eV}^{-4}$ (68% CL)，与 $\alpha=0$ 一致。此外，来自 Fields 等人估计的 $(3.48\leq\alpha\leq4.43)\,\times 10^{-27}\rm{eV}^{-4}$ (68% CL)，利用了标准宇宙学模型框架内 Planck-CMB 估计的重子密度，偏离了 $\alpha=0$，从而支持了 qEMSF 相互作用模型。该研究还强调了 qEMSF 相互作用模型中能量 - 动量/熵传递的双向性质，这取决于 $\alpha$ 的符号。文章还探讨了存在额外相对论性遗迹时 qEMSF 的影响，展示了该模型容纳偏离标准宇宙学和粒子物理标准模型的潜力。