مجلۀ پژوهش فیزیک ایران

رویکرد نیمه-تحلیلی برای فراوانی عناصر سبک در هسته‌زایی انفجار بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سید محمد شاهرخی
احمد محمدنژاد

گروه فیزیک، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

https://doi.org/10.47176/ijpr.25.4.42095
چکیده
این مقاله یک رویکرد نیمه-تحلیلی جامع از تحول زمانی و فراوانی نهایی عناصر سبک 7Be که در هسته‌زایی انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، ارائه می‌دهد. ما با بررسی نظام‌مند فرآیندهای بنیادی، فیزیک پیچیده‌ای را که در تشکیل این عناصر اولیه دخیل است، آشکار می‌سازیم. یافته‌های ما نه تنها درک دینامیک هسته‌زایی را افزایش می‌دهند، بلکه بینش‌های ارزشمندی در مورد شرایط کیهان اولیه ارائه می‌دهند و بر اهمیت عناصر سبک در تکامل کیهانی تأکید می‌کنند. از مهمترین نتایج این مقاله به دست آوردن روابط نیمه-تحلیلی برای فراوانی نهایی عناصر سبک بر حسب نسبت باریون-به-فوتون بهنجار شده  (η_۱۰) است. است. در آخر با مقایسة نتایج رصدی، محدودة قابل قبول پارامتر η_۱۰ بحث شده است.

کلیدواژه‌ها

هسته‌زایی انفجار بزرگ
عناصر سبک
عالم اولیه
موضوعات

عنوان مقاله English

A semi-analytical approach to the abundance of light elements in Big Bang nucleosynthesis

نویسندگان English

Seyyed Mohammad Shahrokhi
Ahmad Mohamadnejad
Department of Physics, Lorestan University, Khorramabad
چکیده English

This paper presents a comprehensive semi-analytical approach to the temporal evolution and final abundance of light elements 7Be  formed during Big Bang nucleosynthesis. By systematically examining the fundamental processes, we reveal the complex physics involved in the formation of these primordial elements. Our findings not only enhance the understanding of nucleosynthesis dynamics but also provide valuable insights into the conditions of the early universe and emphasize the importance of light elements in cosmic evolution. One of the most significant results of this paper is the derivation of semi-analytical relations for the final abundance of light elements as a function of the normalized baryon-to-photon ratio (η_10). In the end, the acceptable range of the parameter  η_10 is discussed through a comparison of observational results.

کلیدواژه‌ها English

Big Bang nucleosynthesis
Light elements
Early universe
  1. K Jedamzik and M Pospelov, New J. Phys. 11 (2009) 105028.
  2. V Mukhanov, “Physical Foundations of Cosmology”, Cambridge University Press, New York, First Edition (2005).
  3. N Aghanim, et al. (Planck Collaboration), Astronomy & Astrophysics, 641 (2020) A6.
  4. A Riess, et al., The Astrophysical Journal 876 (1) (2019) 85.
  5. E Kolb and M Turner, “The Early Universe, Frontiers in Physics”, Vol. 69, Addison-Wesley (1990).
  6. R Cyburt, et al., Mod. Phys. 88 (1) (2016) 015004.
  7. S Weinberg, “Cosmology”, Oxford University Press, Oxford (2008).
  8. S Dodelson and F Schmidt, “Modern Cosmology”, 2nd Edition, Academic Press, London (2020).
  9. C Patrignani, et al. (Particle Data Group), PTEP (2020) 083C01.
  10. A Dolgov, Rep. 370 (2002) 333.
  11. J Bernstein, L Brown and G Feinberg, Mod. Phys. 61(1) (1989) 25.
  12. D Schramm and M Turner, Mod. Phys. 70 (1998) 303.
  13. J Donoghue, E Golowich and B Holstein, “Dynamics of the Standard Model”, Cambridge University Press, Cambridge (1992).
  14. M Cramer Andersen, “The Friedmann Equations”, Written Report in General Relativity, Cosmology and Classical Gauge Theories, January (1999).
  15. M Bauer and T Plehn, “Yet Another Introduction to Dark Matter: The Particle Physics Approach”,, Springer Nature Switzerland AG (2019).
  16. P Descouvemont, et al., Atomic Data and Nuclear Data Tables 112 (2016) 1.
  17. W Fowler, Mod. Phys. 56(2) (1984) 1.
  18. D Clayton, “Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis”, University of Chicago Press, Chicago (1983).
  19. C Angulo, et al. (NACRE Collaboration), Phys. A 656 (1999) 3.
  20. P Descouvemont, et al. (NACRE II Collaboration), Atomic Data and Nuclear Data Tables, 112 (2016) 1.
  21. C Iliadis, “Nuclear Physics of Stars”, 2nd Edition, Wiley‑VCH, Weinheim (2015).
  22. C Rolfs and W Rodney, “Cauldrons in the Cosmos: Nuclear Astrophysics”, University of Chicago Press, Chicago (1988).
  23. O Pisanti, et al., Phys. Commun. 178(12) (2008) 956.
  24. A Arbey, et al., Phys. Commun. 248 (2020) 106982.
  25. S Alam, et al., (eBOSS Collaboration), arXiv preprint (2020), arXiv:2007.08991.
  26. T Matsumoto, et al., J. Suppl. Ser. 220(1) (2015) 15.
  27. E Grohs, et al., Rev. D 92(12) (2015) 125027.
  28. M Smith, et al., J. Suppl. Ser. 85 (1993) 219.
  29. A Coc and E Vangioni, J. Mod. Phys. D 26(08) (2017) 1741002.
  30. P Serpico, et al., Cosmol. Astropart. Phys. 12 (2004) 010.
  31. S Burles, et al., J. Lett. 552(1) (2001) L1.
  32. L Kawano, Let’s Go: Early Universe 2. Primordial Nucleosynthesis the Computer Way, FERMILAB‑PUB‑92‑004‑A (1992).
  33. F Iocco, et al., P. D., Rep. 472(1–6) (2009) 1.
  34. G Steigman, Rev. Nucl. 57 (2007) 463.
  35. B Fields, et al., Cosmol. Astropart. Phys 03 (2020) 010.
  36. R Cooke, et al., The Astrophysical Journal 830(2) (2016) 148.
  37. E Aver, K Olive and E Skillman, Cosmol. Astropart. Phys 07 (2015) 011.
  38. V Mossa, et al., Nature 587 (2020) 210.
  39. Y Izotov, T Thuan and N Guseva, MNRAS 503(2) (2021) 1734.
  40. G Alex, Theoretical Calculation of Nuclear Reactions of Interest for Big Bang Nucleosynthesis, Ph.D. Thesis, submitted April 13, 2020.
  41. R Longland and C Iliadis, Astronomy & Astrophysics Review 31 (2023) Article 2.
  42. L Sbordone and E Caffau, Astron. Space Sci. 9 (2022) Article 972613.
  43. J Huang, S Hou, and M Li, The Astrophysical Journal (2022).
  44. C Pitrou, A Coc, J Uzan and E Vangioni, J. Mod. Phys.D 30(13) (2021) 2130008.

XML
اصل مقاله 1.33 M
فایل‌های تکمیلی/اضافی
1-Mohamadnejad- ABS_EA.pdf

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما

تحت نظارت وف بومی