Details

Данная работа посвящена определению относительного изменения массовой доли первичного гелия-4 при учете реакции радиативного бета распада нейтрона. Работа включает в себя пересчет времени жизни нейтрона без учета радиативного канала распада, вычисление доли нейтронов к моменту начала первичного нуклеосинтеза с использованием нового времени жизни нейтрона и вычисление соответствующей массовой доли гелия-4. Также в схему вычисления доли нейтронов были включены реакция радиативного распада нейтрона и обратная ей реакция. Скорости данных реакций оценивались как подавленные в α раз (где α - постоянная тонкой структуры) относительно скоростей бета-распада нейтрона и обратной ему реакций. Далее рассчитывалось относительное изменение массовой доли гелия-4 в этом случае, и оно сравнивалось с точностью определения космологических параметров сегодня. Проведенное исследование выявило, что необходимо учитывать радиативный канал распада нейтрона в современных вычислениях распространенности первичных элементов, поскольку данный канал влияет на массовую долю гелия-4 на уровне 1%, что сопоставимо с вкладом различных поправок при теоретическом расчете массовой доли гелия. Полученные результаты могут быть использованы для уточнения расчетов распространенностей первичных элементов.

The given work is devoted to determining the relative change in the primordial helium-4 mass fraction when accounting for the radiative neutron beta decay channel. The study involves recalculating the neutron lifetime by excluding the radiative decay channel, calculating the neutron fraction at the onset of Big Bang nucleosynthesis using this updated lifetime, and determining the corresponding helium-4 mass fraction. Furthermore, the radiative neutron decay reaction and its inverse process were incorporated into the neutron fraction calculation scheme. The rates of these reactions were estimated as being suppressed by the fine-structure constant relative to the rates of standard neutron beta decay and its inverse reactions. Subsequently, the relative change in the helium-4 mass fraction for this case was calculated and compared with the current precision of cosmological parameter determinations. The research reveals that the radiative neutron decay channel must be taken into account in modern calculations of primordial element abundances. This is because the channel affects the helium-4 mass fraction at a level of approximately 1%, which is comparable to the contributions of various other corrections in theoretical helium mass fraction calculations. The results obtained can be used to refine the calculations of primordial element abundances.