Details

Данная выпускная квалификационная работа посвящена исследованию влияния распадов тяжелых стерильных нейтрино на космологию ранней Вселенной. Рассматривается ряд вопросов, затрагивающих введение правохиральных массивных стерильных нейтрино в стандартную космологию. Расчитывается фотонный фон от распадов тяжелых стерильных нейтрино и его влияние на первичные относительные концентрации элементов. Такой подход может разрешить так называемую литиевую проблему, а также установить некоторые ограничения на параметры рассматриваемых частиц. В результате были получены параметры стерильных нейтрино, при которых разрешается проблема с соответствием между теоретическими предсказаниями и наблюдательными данными по первичным концентрациям элементов. Получены оценки на плотность фотонов, образованных при распадах, а также установлено количество дейтерия, распадающегося при взаимодействии с данными фотонами. Было также проведено рассмотрение стерильных нейтрино, как тёмной материи. Получены оценки на вклад таких частиц в компоненту тёмной материи, а также временная эволюция данного вклада.

This graduate qualification thesis is dedicated to the investigation of the influence of decays of heavy sterile neutrinos on early Universe cosmology. Several issues are addressed, including the introduction of right-handed massive sterile neutrinos into the standard cosmological model. The photon background resulting from the decays of heavy sterile neutrinos and its impact on the primordial relative abundances of elements are calculated. This approach may provide a solution to the so-called lithium problem, as well as establish certain constraints on the parameters of the particles under consideration. As a result, parameters of sterile neutrinos that reconcile theoretical predictions with observational data on primordial element abundances have been obtained. Estimates of the photon density produced by these decays are provided, along with an assessment of the amount of deuterium destroyed through interactions with these photons. Additionally, sterile neutrinos are considered as a candidate for dark matter. Evaluations of their contribution to the dark matter component are presented, along with an analysis of the temporal evolution of this contribution.

• ВВЕДЕНИЕ
• Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
  • Элементы космологии и первичный нуклеосинтез
  • Реликтовое излучение
  • Первичные распространённости элементов и литиевая проблема
  • Стандартная модель
  • Некоторые сведения о стерильных нейтрино
  • Вывод
• Глава 2. НЕОБХОДИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОСМОЛОГИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ ПЕРВИЧНОГО ЛИТИЯ
  • Барион-фотонное соотношение и число эффективных нейтринных степеней свободы.
    • Вселенная на стадии радиационного доминирования
    • Число эффективных нейтринных степеней свободы
    • Барион-фотонное соотношение
  • Расчет значений Neff и b согласующихся с результатми по первичному литию.
• Глава 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ
  • Вывод кинетических уравнений в безразмерных переменных
  • Функция распределения стерильных нейтрино
  • Окончательный вид кинетических уравнений
• Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ
  • Параметры стерильных нейтрино, необходимые для решения проблемы с повышенной концентрацией дейтерия
  • Тяжелые стерильные нейтрино как тёмная материя
  • Влияние фотонного фона от распадов на реликтовое излучение
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ