天体物理学 > 宇宙学与非星系天体物理学
[提交于 2020年11月27日
]
标题: 新d(p,γ)He3反应率对大爆炸核合成的影响
标题: The Impact of New d(p,γ)He3 Rates on Big Bang Nucleosynthesis
摘要: 我们考虑了LUNA合作组对$d(p,\gamma){}^3$氦核截面的新测量对大爆炸核合成(BBN)的影响。这些测量对原始氘氢比有重要影响,而该比值也对BBN发生时的重子密度敏感。我们使用截面数据的世界平均值重新评估了该反应的热速率,我们用与模型无关的多项式来描述这些数据;我们的结果与LUNA的类似分析一致。然后,我们进行了完整的似然分析,结合BBN和普朗克宇宙微波背景(CMB)似然链,使用新速率结合之前的数据,并与使用旧速率的结果进行比较。使用旧速率时,BBN和CMB对各向异性谱的测量之间有很好的一致性。在普朗克重子密度值下预测的氘丰度为$({\rm D/H})_{\rm BBN+CMB}^{\rm old} = (2.57 \pm 0.13) \times 10^{-5}$,可以与通过类星体吸收系统确定的值$({\rm D/H})_{\rm obs} = (2.55 \pm 0.03) \times 10^{-5} $进行比较。使用新速率,我们发现$({\rm D/H})_{\rm BBN+CMB} = (2.51 \pm 0.11) \times 10^{-5}$。因此,当使用我们在数据驱动方法中拟合的反应速率时,BBN理论、氘和${}^4$氦观测以及CMB之间是一致的。我们还发现,新的反应数据收紧了BBN期间相对论自由度数量的约束,给出了有效轻中微子种类数$N_\nu = 2.880 \pm 0.144$,这与粒子物理的标准模型相符。 最后,我们注意到观测到的氘丰度仍然比BBN+CMB预测更精确,其误差预算现在主要由$d(d,n){}^3$He和$d(d,p){}^{3}{\rm H}$主导。
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