右手中微子具有极强的物理动机，考虑右手中微子与暴胀子的直接耦合，可以自然地联系暴胀和重子不对称度，提供理解早期宇宙的简洁框架。近期，理论物理团队在考虑中微子与暴胀子直接耦合的情况下，系统研究了非热轻子生成机制和由右手中微子主导的重加热过程，相关研究成果“Towards a systematic study of non-thermal leptogenesis from inflaton decays”和“Neutrino reheating predictions with non-thermal leptogenesis”以河北大学为第一单位发表在《Journal of High Energy Physics》，张忻怿助理研究员为第一和通讯作者。
1. 基于暴胀子衰变的非热轻子生成的系统研究
暴胀子衰变所产生的右手中微子并不遵循平衡分布的特性，由其后续衰变的轻子生成的参数空间与热轻子生成机制不同。通过定性分析选取特征物理量，可以将基于暴胀子衰变的非热轻子生成分为四种极限情形，同时针对更为普遍的情况展开数值分析。结果显示非热轻子生成一般具有更大的参数空间，通过轻子数自发破缺的相互作用和特定暴胀模型结合时，轻子生成处于“强非热”（strongly non-thermal）极限。对应论文“Towards a systematic study of non-thermal leptogenesis from inflaton decays”（JHEP 05 (2024) 147）。
图1 非热轻子生成（所有彩色线）在同样的相互作用强度（横轴）下，具有更高的效率（纵轴）
2. 右手中微子重加热下非热轻子生成研究
考虑暴胀子仅与右手中微子耦合会自然导致重加热过程由右手中微子相关相互作用主导，在这种右手中微子主导的重加热过程下，通过考虑重加热过程对暴胀观测量的影响，可以在非热轻子生成的极限情况下建立重子不对称与谱指数的关系，这一关系有助于进一步约束暴胀模型。对应论文“Neutrino reheating predictions with non-thermal leptogenesis”（JHEP 07（2025）099）。
图2 Coleman-Weinberg暴胀模型的参数空间，红色线标实部分同时满足重子不对称约束
以上工作得到了国家自然科学基金和河北大学高层次引进人才启动项目的经费支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/JHEP05(2024)147
https://doi.org/10.1007/JHEP07(2025)099
