Details

В данной работе был исследован ряд вопросов, связанных с возможным существованием во Вселенной стерильных нейтрино и лептонной асимметрии активных нейтрино. Уточнено соотношение между лептонной асимметрией нейтрино, $L_\nu$, и эффективным числом дополнительных сортов нейтрино, $\Delta N_{\rm{eff}}$, необходимое для решения проблемы рассогласования предсказаний модели Первичного Нуклеосинтеза с результатами наблюдений, с учётом новых данных по распространённости первичного $^4$He и по степени термализации лёгкого стерильного нейтрино в ранней Вселенной. Установлено, что наличие легких полностью термализованных стерильных нейтрино ($\Delta N_{\rm{eff}} = 1$) не будет противоречить наблюдательным данным при величине лептонной асимметрии $L_\nu \sim 0.04$. Была исследована возможность генерации лептонной асимметрии до эпохи Первичного Нуклеосинтеза. Показано, что необходимой величины лептонная асимметрия может быть сгенерирована через резонансные осцилляции активных нейтрино со стерильными при широком диапазоне параметров осцилляций. В связи с возможным существованием тяжёлых стерильных нейтрино, было изучено влияние их распада на параметр $\Delta N_{\rm{eff}}$ и динамику расширения Вселенной. При определённом выборе параметров осцилляций тяжёлых стерильных нейтрино с активными $\Delta N_{\rm{eff}}$ достигает необходимого значения для возможного объяснения известной проблемы $H_0$-tension.

In this work, a number of problems related to the presence of sterile neutrinos and the lepton asymmetry of active neutrinos in the Universe was investigated. The necessary value of the neutrino lepton asymmetry, $L_\nu$, and effective number of additional neutrino flavours, $\Delta N_{\rm{eff}}$, to solve the problem of discrepancy between the predictions of the Primordial Nucleosynthesis theory and the observational results was clarified, taking into account new data on the abundance of primordial $^4$He and on the thermalization of light sterile neutrinos in the early Universe. It was found that the presence of light fully thermalized ($\Delta N_{\rm{eff}} = 1$) sterile neutrinos do not contradict the observational data at a value of $L_\nu \sim 0.04$. The possibility of generating such a value of lepton asymmetry before the epoch of the Primordial Nucleosynthesis was investigated. It was shown that such a value of lepton asymmetry can be generated by the resonance oscillations of active neutrinos with sterile ones within a wide range of oscillation parameters. The effect of the possible decay of heavy sterile neutrinos on the parameter $\Delta N_{\rm{eff}}$ and the dynamics of the expansion of the Universe was also studied. At a certain choice of oscillation parameters of heavy sterile neutrinos with active ones $\Delta N_{\rm{eff}}$ reaches the necessary value to explain the well-known $H_0$-tension problem.