重访 sterile 中微子的宇宙学界限

我们利用包括超新星巡天和重子声学振荡（BAO）信息在内的最先进宇宙学观测数据，对非共振产生的 sterile 中微子种类的质量和混合角提供了约束，表明宇宙学可以有效地排除在大爆炸核合成（BBN）与当今之间衰变的 sterile 中微子。额外重中微子种类的退耦可以改变 BBN 与复合时期之间宇宙膨胀的时间依赖性，在极端情况下导致额外的物质主导时期；虽然这表面上可能导致一个更年轻且具有更大哈勃参数的宇宙，但随后可能被 sterile 衰变产生的额外中微子辐射所补偿。然而，包括宇宙微波背景（CMB）、移位参数 $R_{CMB}$ 以及来自重子声学振荡（BAO）的声视界 $r_s$ 在内的复合时期观测数据严重限制了这一情景。我们在马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）中自洽地包含了耦合的 sterile 中微子与标准模型部分的全时间演化，表明如果衰变发生在 BBN 之后，sterile 中微子基本上受到约束 $\sin^2\theta \lesssim 0.026 (m_s/\mathrm{eV})^{-2}$。