Details

Данная работа посвящена вычислению поправок к температурам нейтрино и плазмы, обусловленных электромагнитным рассеянием нейтрино на заряженных частицах плазмы за счёт ненулевого магнитного момента нейтрино. Метод вычисления заключается в описании эволюции нейтрино и плазмы с помощью системы из двух дифференциальных уравнений, которым удовлетворяют температуры указанных сортов частиц. Для получения данных уравнений в работе выведено выражение для темпа передачи энергии между нейтрино и плазмой и найдена термодинамическая связь этого выражения с изменением температур. Такой подход проще полного решения системы уравнений Больцмана и пригоден для первичной оценки масштаба эффекта. Согласно полученным результатам, относительная поправка к температурам за счёт рассмотренного эффекта составляет порядка 10^−7. В терминах эффективного числа сортов нейтрино поправка принимает вид 𝛿𝑁eff ∼ 10^−6, что характеризует эффект как ненаблюдаемый на данный момент. Результаты данной работы могут быть использованы для получения независимого ограничения на магнитный момент нейтрино и дополнения теоретической картины термодинамики ранней Вселенной.

The given work is devoted to the calculation of corrections to the temperatures of neutrinos and plasma arising from the electromagnetic scattering of neutrinos on charged plasma particles due to a nonzero neutrino magnetic moment. The method of calculation consists in describing the evolution of the neutrino and plasma temperatures by a system of two differential equations satisfied by the temperatures of these particle species. To obtain these equations, an expression for the energy transfer rate between neutrinos and plasma is derived, and its thermodynamic relation to the change of temperatures is established. This approach is simpler than the full solution of the Boltzmann equations and is suitable for an initial estimate of the magnitude of the effect. According to the results obtained, the relative correction to the temperatures due to the considered effect is of the order of 10^−7. In terms of the effective number of neutrino species, the correction takes the form 𝛿𝑁eff ∼ 10^−6, which characterizes the effect as unobservable at present. The results of this work can be used to obtain an independent constraint on the neutrino magnetic moment and to complement the theoretical picture of the thermodynamics of the early Universe.