Mevcut Nötrino Kütleleri Üzerindeki Kozmolojik Kısıtlamaların Gevşetilmesi: Özet ve Giriş

Bağlantı Tablosu

• Özet ve Giriş
• Karanlık Enerjiyi Nötrinolara Bağlamak
• Bağlantının Pertürbasyonlar ve Gözlemlenebilirler Üzerindeki Etkisi
• Parametre Tahmini
• Tartışma
• Teşekkür, Ek ve Referanslar

Soyut

I.GİRİŞ

Standart sıcak Büyük Patlama modeli, Evrenin, kozmik mikrodalga arka plan (CMB) fotonları mertebesinde bir sıcaklık ve yoğunluğa sahip, kozmik nötrino arka planı (CνB) olarak adlandırılan termal kalıntı nötrinolardan oluşan bir arka planla dolu olduğunu tahmin etmektedir [1, 2 ] Nötrinolar, Evrenin sıcaklığı T ≃ 1 MeV'ye düşene kadar elektrozayıf etkileşimler yoluyla ilkel plazma ile termal dengede tutulur. Bu sıcaklığın altında termal banyodan ayrılırlar ve uzay-zamanın jeodezikleri boyunca serbestçe akarlar. Nötrinolar ayrıldıklarında hâlâ ultra göreli olduklarından, artık termal dengede olmasalar bile göreli Fermi-Dirac dağılımını korurlar. Boltzmann üstel baskılamasına maruz kalmadığımız için, normalde beklenenden çok daha fazla nötrinoya sahibiz. Kalıntı nötrinolar çok bol olmasına rağmen, maddeyle çok küçük bir kesite sahip oldukları göz önüne alındığında, düşük enerji seviyesinde tespit edilmesi zor olduğundan, arka planlarına ilişkin doğrudan bir kanıt hala mevcut değildir. CνB için yalnızca dolaylı kanıtlar vardır, bunlar esas olarak yerçekimsel etkileşimlerdir ve bunlar için teorik tahminler CMB ve büyük ölçekli yapının gözlemleriyle mükemmel bir uyum içindedir.

Bu çalışmada, nötrino sıvısı ile skaler alan tarafından verilen karanlık enerji bileşeni [11, 12] arasındaki olası etkileşim yoluyla nötrino kütlesi üzerindeki mevcut kozmolojik üst sınırı gevşetmenin mümkün olup olmadığını araştırıyoruz. Kütlesi değişen bir nötrino (MaVaN) senaryosu düşünüyoruz; burada eşleşme, alanın değerine bağlı olarak etkili bir nötrino kütlesine yol açıyor [13-21]. Skaler alanın e-kat sayısına doğrusal olarak bağlı olduğu minimal bir parametrelendirme kullanıyoruz [22]. Uyum modeline göre ek parametrelerin sayısını sınırlar ve alanın erken zamanlardaki ölçeklendirme davranışı sayesinde başlangıç koşulları problemini [23] hafifletir. Bu tür bir parametrelendirme, öz ile elektromanyetik sektör ve skaler alan – karanlık madde etkileşimleri [24-26] arasındaki eşleşmenin test edilmesi bağlamında kullanılmış, ancak nötrino etkileşimleri bağlamında hiçbir zaman kullanılmamıştır. Modeli CMB gözlemlerini, yapı büyümesini ve arka plan genişlemesini birleştiren belirli bir veri seti ile test ederek, günümüzün kütlesi üzerindeki kısıtlamanın, temel bileşenden enerji alan büyüyen kütledeki nötrinolar [27, 28] tarafından zayıflatıldığını gösteriyoruz. kozmik zaman boyunca.

Hubble gerilimini, yani yüksek ve düşük kırmızıya kaymalı probların H 0 belirlemeleri arasındaki tutarsızlığı [9, 31-33] hafifletmek için skaler alanı erken karanlık enerji olarak nötrinolara bağlayan bir mekanizma önerilmiştir [29, 30]. ], ancak kozmolojik gözlemlerle test edilmesi gerekiyor. Yine de Hubble gerilimi bu makalenin konusu değil, çünkü modelimizdeki erken dönem karanlık enerji bileşeni onu etkilemek için yeterli değil.