不稳定粒子的宇宙学约束:数值界和解析近似

标准模型的许多扩展都预测了大量额外的不稳定粒子，这些粒子在早期宇宙中的衰变受到观测数据的严格限制。 例如，此类粒子的衰变可以改变光元素丰度的比率，在宇宙微波背景中引起畸变，改变宇宙的电离历史，并有助于扩散光子通量。 考虑到这些因素，通常会针对具有单个明确定义的质量和特征寿命的单个不稳定粒子物种，得出对新物理的限制。 相比之下，在本文中，我们研究了涉及衰变粒子整个集合的理论的宇宙学约束，这些集合涵盖了质量和寿命的潜在广泛范围。 除了提供这些约束条件的详细数值分析之外，我们还为这些约束条件制定了一组简单的解析近似值，这些近似值可以应用于衰减到电磁相互作用的最终状态的不稳定粒子的一般集合。 然后，我