宇宙学中相对论性粒子的辐射输运
宇宙学与河外天体物理
2020-10-06 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们回顾了费米子与玻色子(光子)气体分布函数的一般构造,强调两种情况下的相似与差异。描述光子偏振的核心对象是一个张量值分布函数,而费米子则是一个矢量值分布函数。费米子与玻色子的玻尔兹曼方程碰撞项也具有相同的一般结构,仅在与所描述反应终态相关的量子效应上有所不同。特别是,早期宇宙中设定原初氦丰度的中子-质子转换,与塑造宇宙微波背景的康普顿散射有许多相似之处,我们证明二者均可借助福克-普朗克型展开处理。对于中子-质子转换,这可获得精确理论预测所需的有限核子质量修正;而对于康普顿散射,则导出进入 Kompaneets 方程的热效应与反冲效应。我们将后者推广到各向异性和偏振光子分布函数的一般情形。最后,我们讨论了一种基于对数矩的光子谱参数化方法,其可实现温度偏移与谱畸变之间的清晰分离。
引用
@article{arxiv.1902.09456,
title = {Radiative transport of relativistic species in cosmology},
author = {Cyril Pitrou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.09456},
year = {2020}
}
备注
45 pages, 7 figures. Review article with some overlap with arXiv:1701.08844, arXiv:1402.0968, arXiv:1801.08023