Neutronhányad

A neutronok és protonok az

$\displaystyle n+e^{+}$	$\displaystyle \leftrightarrow$	$\displaystyle p+\overline{\nu }_{e}+1,8$ MeV $\displaystyle ,$
$\displaystyle n+\nu _{e}$	$\displaystyle \leftrightarrow$	$\displaystyle p+e^{-}+0,8$ MeV $\displaystyle ,$
$\displaystyle n$	$\displaystyle \leftrightarrow$	$\displaystyle p+e^{-}+\overline{\nu }_{e}+0,8$ MeV	(6.62)

folyamatokon keresztül alakulnak egymásba. Az egyes reakciók addig tekinthetők reverzibilisnek, ameddig a fotonok energiája elég nagy az energiafelvétellel járó folyamatok energiaszükségletének fedezésére. Amikor az Univerzum hőmérséklete

MeV energia skálának megfelelő $9,3\times 10^{9}$ K hőmérséklet alá csökken, a fenti folyamatok balról jobbra nagyobb valószínűséggel mennek végbe, így a neutronok száma csökken a protonokéhoz képest.

Az első két energiatermelő folyamathoz szükséges, hogy az $n+e^{+}$ és $n+\nu _{e}$ szóródások valószínűsége nagy legyen, vagyis a reakcióütemek a Hubble paraméter értékét meghaladják. A MeV-nek megfelelő $5,8\times 10^{9}$ K hőmérséklet alatt a (6.62) első két energiatermelő reakciója már nem hatásos.

A neutronbomlás a deuteron és más könnyű elemek kilakulásának kezdetéig tart. Az atommagok képződésére rendelkezésre álló neutronok hányada az Univerzum fejlődésétől függ. Az Univerzum lassú hűlése esetén kevesebb, míg gyors hűlése esetén több neutron marad meg és vehet később részt a nukleoszintézisben.

A deuteron és más könnyű elemek keletkezése $T\approx 8,1\times 10^{8}$ K ( MeV) hőmérsékleten indul be. Az

$\displaystyle X_{n}\equiv \frac{n_{n}}{n_{n}+n_{p}}$

(6.63)

neutronhányadra vonatkozó Boltzmann-egyenlet numerikus integrálásából

$\displaystyle X_{n}\left( 0.07\text{MeV}\right) \approx 0.11$

(6.64)

érték adódik.

Szeged 2013-05-01