Limits on non-relativistic matter during Big-bang nucleosynthesis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Big-bang nucleosynthesis (BBN) probes the cosmic mass-energy density at temperatures ∼ 10 MeV to ∼ 100 keV. Here, we consider the effect of a cosmic matter-like species that is non-relativistic and pressureless during BBN. Such a component must decay; doing so during BBN can alter the baryon-to-photon ratio, η , and the effective number of neutrino species. We use light element abundances and the cosmic microwave background (CMB) constraints on η and N ν to place constraints on such a matter component. We find that electromagnetic decays heat the photons relative to neutrinos, and thus dilute the effective number of relativistic species to N eff < 3 for the case of three Standard Model neutrino species. Intriguingly, likelihood results based on Planck CMB data alone find N ν = 2.800 ± 0.294, and when combined with standard BBN and the observations of D and 4 He give N ν = 2.898 ± 0.141. While both results are consistent with the Standard Model, we find that a nonzero abundance of electromagnetically decaying matter gives a better fit to these results. Our best-fit results are for a matter species that decays entirely electromagnetically with a lifetime τ X = 0.89 sec and pre-decay density that is a fraction ξ = ( ρ X / ρ rad | 10 MeV = 0.0026 of the radiation energy density at 10 MeV; similarly good fits are found over a range where ξτ X 1/2 is constant. On the other hand, decaying matter often spoils the BBN+CMB concordance, and we present limits in the ( τ X , ξ ) plane for both electromagnetic and invisible decays. For dark (invisible) decays, standard BBN (i.e. ξ = 0) supplies the best fit. We end with a brief discussion of the impact of future measurements including CMB-S4.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».