Ionisationsfraktion von Helium im Wechsel, Er dominierte das frühe Universum

Ich werde gebeten, einen Ausdruck für den Ionisationsanteil von Helium in einem Universum zu verifizieren, in dem Helium die baryonische Materie dominiert.

Mir ist der Ionisationsanteil gegeben X = n H e + n H e + + n H e mit einer gegebenen Ionisationsenergie Q H e , und Zahlendichten durch die Formel n ich = g ich ( m ich k B T 2 π ) 3 / 2 exp ( m ich c 2 k B T ) . Auch das Baryon-Photon-Verhältnis ist in diesem Fall η = 4 ( n H e + + n H e ) n γ .

Ich versuche zu zeigen, dass ich, wenn ich all dies zusammenfüge, etwas mit der Form bekomme:

ln ( 1 X X 2 ) = EIN + ln ( η ) B ln ( Q H e k B T ) + Q H e k B T . wo EIN und B sind Konstanten.

Als ich alles einsteckte, bekam ich 1 X X 2 = n γ 8 η exp ( Q H e K B T ) , was ergibt:

ln ( 1 X X 2 ) = ln ( n γ 8 ) + ln ( η ) + Q H e k B T

Irgendwelche Ideen, wo ich falsch gelaufen sein könnte?

Es gibt hier einige Leute, die das wahrscheinlich beantworten könnten - aber es scheint mir eher ein Q für den Physik-Stack zu sein.

Antworten (1)

Meine Antwort ist unvollständig (aber möglicherweise immer noch hilfreich, ich poste nur, weil ich nicht genug "Punkte" zum Kommentieren habe).

Ich habe ein bisschen nachgerechnet, aber keine Terme durch ns und etas ersetzt. Aus dem Ergebnis unten auf dieser Seite sieht es für mich jedoch wie eine binomiale Expansion (abgeschnittene Taylor-Expansion) aus. Der Link zeigt die höchste Ordnung für Ihre Terme (was in Ordnung ist, da Terme höherer Ordnung normalerweise als vernachlässigbar angesehen werden können) mit dem gleichen +/- Muster, das Sie in Ihrer Antwort erwarten.

Vielen Dank, ich werde daran arbeiten und Sie wissen lassen, wie es funktioniert. Ich vergesse immer Taylor Expansion...