Densidad de energía de neutrinos vs densidad de energía de fotones

Question

Actualmente estoy siguiendo un curso de Cosmología y estamos cubriendo las densidades de diferentes especies en el universo en este momento. Comenzando desde la densidad de fotones $\rho_{\gamma}$ necesitamos derivar la densidad de neutrinos. Aparte de una temperatura diferente y un factor 7/8 para la integral de la distribución FD entiendo esto. Pero para los fotones, tenemos un factor de degeneración de 2 (dos estados de espín). Luego el libro enumera todas las características de los neutrinos (y el factor de degeneración):

• grado de espín
• tiene antipartículas
• tiene tres generaciones (sabores)

Entonces esperaría que el factor de degeneración de los neutrinos fuera 2 (espín) x 2 (antipartícula) x 3 (sabor) => g = 12, por lo que otro factor de 6 delante de la densidad de fotones (g= 12 vs 2). Pero el libro y otros libros enumeran un factor de degeneración de 2 x 3 = 6 para los neutrinos. Entonces esto resulta en un factor de 3 delante de la densidad de fotones (junto con las otras diferencias descritas). ¿Por qué es esto? ¿No se tiene en cuenta la parte de antipartícula de los neutrinos? ¿Alguien puede ayudarme por favor?

Answer 1

En el Modelo Estándar, los neutrinos son sin masa y, por lo tanto, su helicidad corresponde directamente a su quiralidad. También en el Modelo Estándar encontramos que los neutrinos siempre son zurdos, los neutrinos diestros no existen. Entonces, si todos los neutrinos son zurdos, todos los anti-neutrinos deben ser diestros en consecuencia. Por esa razón, los estados de espín corresponden directamente al estado de partícula o anti-partícula. Esto elimina un factor de 2 en la tabla de degeneración.

Dado que sabemos que el Modelo Estándar es incompleto en este sentido, este hilo discute las implicaciones para los grados efectivos de libertad relativistas si hubiera un neutrino diestro: Grados de libertad de los neutrinos