宇宙 $^6\text{Li}$ 和 $^7\text{Li}$ 问题及含长寿命带电大质量粒子的 BBN

带电大质量粒子（CHAMPs）若存在于大爆炸核合成（BBN）时期，由于与原子核形成束缚态，可能会显著改变轻元素的合成过程，使其不同于标准 BBN 情景。本文对此类 CHAMP BBN 进行了详细的数值和解析分析。所有对预测轻元素产额至关重要的反应均在 Born 近似下计算。文中详细处理了三个先前被忽略的效应：(a) 由 CHAMP 衰变引发的电磁级联导致的束缚态光致破坏；(b) 由于与结合在 CHAMP 上的电荷 $Z=1$ 原子核发生反应，导致晚期 $\text{H}_2$、$^6\text{Li}$ 和 $^7\text{Li}$ 的高效破坏/产生；以及 (c) 原子核间的 CHAMP 交换。这些效应中的每一个都可能导致最终丰度产额发生数量级的变化。本研究聚焦于 CHAMPs 对同时解决 $^6\text{Li}$ 和 $^7\text{Li}$ 问题的潜在影响。研究表明，对于衰变时间 $\tau_x = 1000$ 秒的遗迹粒子，先前提出的同时解决 $^6\text{Li}$ 和 $^7\text{Li}$ 问题的方案仅微弱依赖于该遗迹粒子是中性还是带电，除非其强子分支比 $B_h \ll 10^{-4}$ 非常小。通过蒙特卡洛分析表明，在 CHAMP BBN 框架内，对于长衰变时间 $\tau_x > 10^6$ 秒，存在进一步参数空间以同时解决 $^6\text{Li}$ 和 $^7\text{Li}$ 问题似乎是可能的，但可能性相当低。