Varhaisen maailmankaikkeuden neutriinojen termalisaatio aikalenkkiformalismissa

Abstract

Tutkielmassa tutkitaan pian alkuräjähdyksen jälkeen syntyneiden neutriinojen termalisaatiota. Termalisaatioaika riippuu mm. termalisoivien vuorovaikutusten vaikutusaloista. Kvanttikenttäteoria antaa tehokkaat työkalut kvanttihiukkasten käyttäytymisen kuvaamiseksi. Tiheissä tai kuumissa ympäristöissä ympäröivän aineen vaikutukset ilmenevät vaikutusalojen muutoksina. Tutkielmassa käydään läpi kenttäteorian perusteita ja kahta äärellisen lämpötilan kenttäteorian formalismia joista käytetään aikalenkkiformalismia. Vaikutusalat lasketaan käyttäen Feynmanin diagrammeista tulevia alkioita joihin lisätään aikalenkkiformalismista tulevia termejä. Vaikutusaloista saadaan puolestaan hiukkasjakautumista riippuvia vuorovaikutusnopeuksia, elektronit oletetaan termalisoituneiksi ja neutriinoille kokeillaan erimuotoisia laatikkojakautumia ja lämpötiloja. Laskut ovat laskennallisesti hankalia joten vuorovaikutusnopeudet lasketaan numeerisesti. Termalisaatioaika on käänteisesti riippuvainen vuorovaikutusnopeudesta.