現在のニュートリノ質量に対する宇宙論的制約の緩和: 概要と序論

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• 概要と序文
• ダークエネルギーとニュートリノの結合
• 結合が摂動と観測量に与える影響
• パラメータ推定
• 議論
• 謝辞、付録、参考文献

抽象的な

I.はじめに

標準的なホットビッグバンモデルでは、宇宙は宇宙ニュートリノ背景（CνB）と呼ばれる熱的残存ニュートリノの背景で満たされており、その温度と密度は宇宙マイクロ波背景（CMB）光子のオーダーであると予測されています[1, 2]。ニュートリノは、宇宙の温度がT ≃ 1 MeVに低下するまで、電弱相互作用によって原始プラズマと熱平衡状態に保たれます。この温度以下では、ニュートリノは熱浴から分離し、時空の測地線に沿って自由に流れます。ニュートリノは分離時にまだ超相対論的であるため、熱平衡状態ではなくなっても相対論的フェルミ-ディラック分布を維持します。ボルツマン指数抑制を受けないため、予想されるよりもはるかに多くのニュートリノが存在します。残存ニュートリノは非常に豊富ですが、物質との断面積が非常に小さいため、低エネルギーレベルで検出するのが難しく、その背景ニュートリノに関する直接的な証拠はまだありません。CνB については、主に重力相互作用による間接的な証拠しかありませんが、その理論的予測は CMB および大規模構造の観測と非常によく一致しています。

本研究では、ニュートリノ流体とスカラー場によって与えられるダークエネルギー成分 [11, 12] との間の可能な相互作用を通じて、ニュートリノ質量に関する既存の宇宙論的上限を緩和できるかどうかを調べる。我々は質量変動ニュートリノ (MaVaN) シナリオを検討する。このシナリオでは、結合により有効ニュートリノ質量が場の値に依存する [13–21] ことになる。我々は、スカラー場が e フォールドの数に線形に依存する [22] 最小限のパラメータ化を採用する。これは、一致モデルに関する追加パラメータの数を制限し、初期時間における場のスケーリング挙動のおかげで初期条件問題 [23] を軽減する。このようなパラメータ化は、クインテッセンスと電磁セクター間の結合、およびスカラー場とダークマターの相互作用 [24–26] のテストのコンテキストで使用されているが、ニュートリノ相互作用のコンテキストでは利用されたことがない。 CMB、構造成長、背景膨張の観測を組み合わせた特定のデータセットでモデルをテストすることで、現在の質量に対する制約は、宇宙の時間の経過とともにクインテッセンス成分からエネルギーを受け取る質量が増加するニュートリノ[27, 28]によって弱められることが示されました。

ハッブル張力、すなわち高赤方偏移プローブと低赤方偏移プローブのH 0 決定間の不一致を軽減するために、初期暗黒エネルギーとしてのスカラー場をニュートリノに結合するメカニズムが提案されている[29, 30]が、これは宇宙観測による検証がまだ残されている。しかし、我々のモデルにおける初期暗黒エネルギー成分はハッブル張力に影響を与えるには不十分であるため、ハッブル張力はこの論文の主題ではない。