<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//ES//DTD journal article DTD version 5.2.0//EN//XML" "art520.dtd" [<!ENTITY gr001 SYSTEM "gr001" NDATA IMAGE><!ENTITY gr002 SYSTEM "gr002" NDATA IMAGE><!ENTITY gr003 SYSTEM "gr003" NDATA IMAGE><!ENTITY gr004 SYSTEM "gr004" NDATA IMAGE><!ENTITY gr005 SYSTEM "gr005" NDATA IMAGE><!ENTITY gr006 SYSTEM "gr006" NDATA IMAGE><!ENTITY gr007 SYSTEM "gr007" NDATA IMAGE>]><article xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" docsubtype="fla" xml:lang="en"><item-info><jid>NUPHB</jid><aid>13235</aid><ce:pii>S0550-3213(14)00364-2</ce:pii><ce:doi>10.1016/j.nuclphysb.2014.11.020</ce:doi><ce:copyright type="other" year="2014">The Authors</ce:copyright><ce:doctopics><ce:doctopic id="doc0010"><ce:text>High Energy Physics – Phenomenology</ce:text></ce:doctopic></ce:doctopics></item-info><ce:floats><ce:figure id="fg0010"><ce:label>Fig. 1</ce:label><ce:caption id="cp0010"><ce:simple-para id="sp0010">Dependence of <ce:italic>W</ce:italic> and <ce:italic>Z</ce:italic> boson masses on Weinberg angle, using <ce:italic>ve</ce:italic>/2<ce:hsp sp="0.2"/>=<ce:hsp sp="0.2"/>38.4 GeV at the Z-scale. The vertical line refers to the SM vacuum case.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr001"/></ce:figure><ce:figure id="fg0020"><ce:label>Fig. 2</ce:label><ce:caption id="cp0020"><ce:simple-para id="sp0020">Comparison of Hubble parameter to neutrino scattering length for various types of processes for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si245.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>: on left for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and on right for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si267.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr002"/></ce:figure><ce:figure id="fg0030"><ce:label>Fig. 3</ce:label><ce:caption id="cp0030"><ce:simple-para id="sp0030">Freeze-out temperatures for electron neutrinos (left) and <ce:italic>μ</ce:italic>, <ce:italic>τ</ce:italic> neutrinos (right) for the three types of processes, see text. Top panels as functions of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si245.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, vertical line is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math>; bottom panels as a function of relative change in interaction strength <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> obtained for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr003"/></ce:figure><ce:figure id="fg0040"><ce:label>Fig. 4</ce:label><ce:caption id="cp0040"><ce:simple-para id="sp0040">The effective number of neutrinos <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> (left panel), and the kinetic freeze-out temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si283.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> (right panel) as a function of Weinberg angle for several values of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si284.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>26</mml:mn></mml:math>. Vertical line is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr004"/></ce:figure><ce:figure id="fg0050"><ce:label>Fig. 5</ce:label><ce:caption id="cp0050"><ce:simple-para id="sp0050"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> bounds in the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> plane. Dark (green) for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si294.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3.03</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3.57</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> corresponding to Ref. <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0010">[1]</ce:cross-ref> CMB<ce:hsp sp="0.2"/>+<ce:hsp sp="0.2"/>BAO analysis and light (teal) extends the region to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si295.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>3.87</mml:mn></mml:math> i.e. to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si23.gif"><mml:mtext>CMB</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Dot-dashed line delimits the 1 s.d. lower boundary of the second analysis. (For interpretation of the references to color in this figure legend, the reader is referred to the web version of this article.)</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr005"/></ce:figure><ce:figure id="fg0060"><ce:label>Fig. C.6</ce:label><ce:caption id="cp0060"><ce:simple-para id="sp0060">Photon–neutrino <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si258.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> temperature ratios (left) and neutrino fugacities (right), as functions of Weinberg angle for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si245.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr006"/></ce:figure><ce:figure id="fg0070"><ce:label>Fig. C.7</ce:label><ce:caption id="cp0070"><ce:simple-para id="sp0070">Photon–neutrino <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si267.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> temperature ratios (left) and neutrino fugacities (right), as functions of relative interaction strength <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math>. Vertical line is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><ce:link locator="gr007"/></ce:figure><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0010" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table 1</ce:label><ce:caption id="cp0080"><ce:simple-para id="sp0080">Matrix elements <ce:cross-ref refid="br0150" id="crf0020">[15]</ce:cross-ref> for electron–neutrino processes where particle <ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>=<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si49.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si50.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="2"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si51.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si52.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si53.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si54.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si55.gif"><mml:mn>64</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si56.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si57.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si58.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si57.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si59.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si60.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si61.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si62.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si63.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si64.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si65.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si66.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0020" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table 2</ce:label><ce:caption id="cp0090"><ce:simple-para id="sp0090">Matrix elements <ce:cross-ref refid="br0150" id="crf0030">[15]</ce:cross-ref> for <ce:italic>μ</ce:italic> and <ce:italic>τ</ce:italic> neutrino processes where <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>=<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>, <ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>=<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>, <ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>≠<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>i</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si67.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si50.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="2"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si51.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si68.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si53.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si69.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si55.gif"><mml:mn>64</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si70.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si57.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si71.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si57.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si72.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si60.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si73.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si74.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si75.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si76.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si77.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si78.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0030" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table 3</ce:label><ce:caption id="cp0100"><ce:simple-para id="sp0100">Comparison of neutrino freeze-out results obtained in Ref. <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0040">[3]</ce:cross-ref> (top line) with those obtained using the described methods, which allow for a reduced number of expansion modes.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="6"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/><colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/><colspec colnum="5" colname="col5" align="left"/><colspec colnum="6" colname="col6" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Method</entry><entry>Modes</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si247.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">fin</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si248.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si249.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry>Chemical Eq</entry><entry>4</entry><entry>1.39785</entry><entry>0.009230</entry><entry>0.003792</entry><entry>3.044269</entry></row><row><entry>Chemical Non-Eq</entry><entry>2</entry><entry>1.39784</entry><entry>0.009269</entry><entry>0.003799</entry><entry>3.044383</entry></row><row><entry>Chemical Non-Eq</entry><entry>3</entry><entry>1.39785</entry><entry>0.009230</entry><entry>0.003791</entry><entry>3.044264</entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0040" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table B.4</ce:label><ce:caption id="cp0110"><ce:simple-para id="sp0110">Matrix element coefficients for neutrino neutrino scattering processes.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="2"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><ce:italic>C</ce:italic></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si69.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si412.gif"><mml:mn>64</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si72.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>≠<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>j</ce:italic>, <ce:italic>i</ce:italic>,<ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si413.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0050" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table B.5</ce:label><ce:caption id="cp0120"><ce:simple-para id="sp0120">Matrix element coefficients for neutrino–neutrino scattering processes.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="2"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><ce:italic>C</ce:italic></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si68.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si420.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si70.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si421.gif"><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic>,<ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si413.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si71.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>≠<ce:hsp sp="0.2"/><ce:italic>j</ce:italic>, <ce:italic>i</ce:italic>,<ce:italic>j</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>e</ce:italic>,<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si413.gif"><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0060" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table B.6</ce:label><ce:caption id="cp0130"><ce:simple-para id="sp0130">Matrix element coefficients for neutrino–neutrino annihilation into <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="4"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/><colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><ce:italic>A</ce:italic></entry><entry><ce:italic>B</ce:italic></entry><entry><ce:italic>C</ce:italic></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si61.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si428.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si430.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si73.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si431.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si432.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table><ce:table xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" id="tl0070" frame="topbot" rowsep="0" colsep="0"><ce:label>Table B.7</ce:label><ce:caption id="cp0140"><ce:simple-para id="sp0140">Matrix element coefficients for neutrino <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> scattering.</ce:simple-para></ce:caption><tgroup cols="4"><colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/><colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/><colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/><colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/><thead valign="top"><row rowsep="1"><entry>Process</entry><entry><ce:italic>A</ce:italic></entry><entry><ce:italic>B</ce:italic></entry><entry><ce:italic>C</ce:italic></entry></row></thead><tbody valign="top"><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si63.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si428.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si430.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si75.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si431.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si432.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si65.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si428.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si430.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row><row><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si77.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <ce:italic>i</ce:italic><ce:hsp sp="0.2"/>∈<ce:hsp sp="0.2"/>{<ce:italic>μ</ce:italic>,<ce:italic>τ</ce:italic>}</entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si429.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si431.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></entry><entry><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si432.gif"><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></entry></row></tbody></tgroup></ce:table></ce:floats><head><ce:title id="ti0010">Relic neutrino freeze-out: Dependence on natural constants</ce:title><ce:author-group id="ag0010"><ce:author id="au0010"><ce:given-name>Jeremiah</ce:given-name><ce:surname>Birrell</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0010" id="crf0050"><ce:sup>a</ce:sup></ce:cross-ref><ce:cross-ref refid="aff0020" id="crf0060"><ce:sup>b</ce:sup></ce:cross-ref><ce:cross-ref refid="cr0010" id="crf0360"><ce:sup>⁎</ce:sup></ce:cross-ref><ce:e-address id="ea0010">jeremey.birrell@gmail.com</ce:e-address></ce:author><ce:author id="au0020"><ce:initials>C.-T.</ce:initials><ce:given-name>Cheng Tao</ce:given-name><ce:surname>Yang</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0020" id="crf0070"><ce:sup>b</ce:sup></ce:cross-ref><ce:cross-ref refid="aff0030" id="crf0080"><ce:sup>c</ce:sup></ce:cross-ref></ce:author><ce:author id="au0030"><ce:given-name>Johann</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0020" id="crf0090"><ce:sup>b</ce:sup></ce:cross-ref></ce:author><ce:affiliation id="aff0010"><ce:label>a</ce:label><ce:textfn>Program in Applied Mathematics, The University of Arizona, Tucson, AZ 85721, USA</ce:textfn><sa:affiliation><sa:organization>Program in Applied Mathematics</sa:organization><sa:organization>The University of Arizona</sa:organization><sa:city>Tucson</sa:city><sa:state>AZ</sa:state><sa:postal-code>85721</sa:postal-code><sa:country>USA</sa:country></sa:affiliation></ce:affiliation><ce:affiliation id="aff0020"><ce:label>b</ce:label><ce:textfn>Department of Physics, The University of Arizona, Tucson, AZ 85721, USA</ce:textfn><sa:affiliation><sa:organization>Department of Physics</sa:organization><sa:organization>The University of Arizona</sa:organization><sa:city>Tucson</sa:city><sa:state>AZ</sa:state><sa:postal-code>85721</sa:postal-code><sa:country>USA</sa:country></sa:affiliation></ce:affiliation><ce:affiliation id="aff0030"><ce:label>c</ce:label><ce:textfn>Department of Physics and Graduate Institute of Astrophysics, National Taiwan University, Taipei, 10617, Taiwan</ce:textfn><sa:affiliation><sa:organization>Department of Physics</sa:organization><sa:organization>Graduate Institute of Astrophysics</sa:organization><sa:organization>National Taiwan University</sa:organization><sa:city>Taipei</sa:city><sa:postal-code>10617</sa:postal-code><sa:country>Taiwan</sa:country></sa:affiliation></ce:affiliation><ce:correspondence id="cr0010"><ce:label>⁎</ce:label><ce:text>Corresponding author.</ce:text></ce:correspondence></ce:author-group><ce:date-received day="9" month="6" year="2014"/><ce:date-revised day="2" month="11" year="2014"/><ce:date-accepted day="22" month="11" year="2014"/><ce:miscellaneous id="ms0010">Editor: Tommy Ohlsson</ce:miscellaneous><ce:abstract id="ab0010"><ce:section-title id="st0010">Abstract</ce:section-title><ce:abstract-sec id="as0010"><ce:simple-para id="sp0150">Analysis of cosmic microwave background radiation fluctuations favors an effective number of neutrinos, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math>. This motivates a reinvestigation of the neutrino freeze-out process. Here we characterize the dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on the Standard Model (SM) parameters that govern neutrino freeze-out. We show that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> depends on a combination <ce:italic>η</ce:italic> of several natural constants characterizing the relative strength of weak interaction processes in the early Universe and on the Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. We determine numerically the dependence <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si4.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> and discuss these results. The extensive numerical computations are made possible by two novel numerical procedures: a spectral method Boltzmann equation solver adapted to allow for strong reheating and emergent chemical non-equilibrium, and a method to evaluate Boltzmann equation collision integrals that generates a smooth integrand.</ce:simple-para></ce:abstract-sec></ce:abstract></head><body><ce:sections><ce:section id="se0010" role="introduction"><ce:label>1</ce:label><ce:section-title id="st0020">Introduction</ce:section-title><ce:para id="pr0010">The relic neutrino background is believed to be a well preserved probe of a Universe only a second old. The properties of the neutrino background are influenced by the details of the freeze-out or decoupling process at a temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si5.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, which is in turn controlled by the standard model (SM) of particle physics parameters. In this paper, we study the influence of SM parameters on the neutrino distribution after freeze-out. This exercise is of interest because:<ce:list id="ls0010"><ce:list-item id="li0010"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr0020">There is a tension between the known number of neutrinos (three flavors) and the effective number of neutrinos <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si6.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>3.5</mml:mn></mml:math> deduced from the study of the cosmic microwave background (CMB). Detailed analysis of the CMB by the Planck satellite collaboration (Planck) <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0100">[1]</ce:cross-ref> tests both gravitational and SM interactions in the early Universe. So far very little effort has been devoted to the understanding how these results characterize SM properties in the early Universe.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0020"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr0030">The topic of time variation of natural constants is a very active field with a long history <ce:cross-ref refid="br0020" id="crf0110">[2]</ce:cross-ref>. Consideration of neutrino freeze-out dependence on natural constants provides new insights on the time and/or temperature variation of several SM parameters considered at an early era, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si7.gif"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:math>, in the Universe's evolution.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:para id="pr0040">The presence of relativistic particles, such as neutrinos, strongly impacts the dynamics of the expansion of the Universe, constrained by direct measurement and analysis of cosmic microwave background (CMB) temperature fluctuations <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0120">[1]</ce:cross-ref>. The effect is described by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> which quantifies the amount of radiation energy density, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si8.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, in the Universe prior to photon freeze-out and after <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> annihilation and is defined by<ce:display><ce:formula id="fm0010"><ce:label>(1)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si10.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si11.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the photon energy density. The factor 7/8 is the ratio of Fermi to Bose normalization in <ce:italic>ρ</ce:italic> and the neutrino to photon temperature ratio <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si12.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the result of the transfer of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si13.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> entropy into photons after Standard Model (SM) left handed neutrino freeze-out:<ce:display><ce:formula id="fm0020"><ce:label>(2)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si14.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>11</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This well known value <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si15.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> arises in the limit where no entropy from the annihilating <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> pairs is transferred to neutrinos, i.e. all entropy feeds and reheats the photon background.</ce:para><ce:para id="pr0050">We expect to measure a value <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si16.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math>, i.e. the number of SM left handed neutrino flavors only if:<ce:list id="ls0020"><ce:list-item id="li0030"><ce:label>1.</ce:label><ce:para id="pr0060">Photons and SM neutrinos are the only effectively massless particle species in the Universe between the freeze-out of the left handed neutrinos at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> and photon freeze-out at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si18.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>eV</mml:mtext></mml:math>, and</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0040"><ce:label>2.</ce:label><ce:para id="pr0070">No flow of entropy from <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> annihilation to neutrinos occurs. The current status is that computation of the neutrino freeze-out process employing SM two body scattering interactions and carried out using the Boltzmann equation gives <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si19.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">th</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.046</mml:mn></mml:math> <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0130">[3]</ce:cross-ref>, a value close to the number of flavors.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:para id="pr0080">The value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> can be measured by fitting to observational data, such as the distribution of CMB temperature fluctuations. The Planck <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0140">[1]</ce:cross-ref> analysis gives <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si20.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.36</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.34</mml:mn></mml:math> (CMB only), <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si21.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.30</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.27</mml:mn></mml:math> (CMB<ce:hsp sp="0.2"/>+<ce:hsp sp="0.2"/>BAO), and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si22.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.62</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn></mml:math> (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si23.gif"><mml:mtext>CMB</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>) (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si24.gif"><mml:mn>68</mml:mn><mml:mtext>%</mml:mtext></mml:math> confidence levels). Combinations of Planck results with other priors are also reported by the Planck Collaboration with most resulting in central values <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si25.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3.3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3.6</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. With more dedicated CMB experiments on the drawing board it is believed that a significantly more precise value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is forthcoming in the next decade.</ce:para><ce:para id="pr0090">The tension between the values inferred from observation and the SM prediction has inspired various theories, including the consideration of: modified neutrino interactions <ce:cross-ref refid="br0040" id="crf0150">[4]</ce:cross-ref>; a model in which the temperature of decoupling was a model parameter <ce:cross-ref refid="br0050" id="crf0160">[5]</ce:cross-ref>; a model of a new spontaneously broken symmetry associated with massless Goldstone bosons that freeze out prior to the disappearance of muons <ce:cross-ref refid="br0060" id="crf0170">[6]</ce:cross-ref>, and a similar consideration motivated by recognition that the quark–gluon plasma phase transition potentially offers the required physics context <ce:cross-ref refid="br0070" id="crf0180">[7]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0100">In this paper we explore the dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on the value of natural constants within realm of known interactions. We show that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> depends <ce:italic>only</ce:italic> on the magnitude of the Weinberg angle in the form <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and a dimensionless relative interaction strength parameter <ce:italic>η</ce:italic>,<ce:display><ce:formula id="fm0030"><ce:label>(3)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si26.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> a combination of the electron mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, Newton constant <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and the Fermi constant <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The magnitude of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is not fixed within the SM and could be subject to variation as function of time or temperature. We find that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> which differs substantially from the value measured today in vacuum is capable of significantly altering the value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> that is generated during neutrino freeze-out. We further show the combined effect of modified <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and argue that this can remove or at least reduce the tension of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> with the Planck data.</ce:para><ce:para id="pr0110">In Section <ce:cross-ref refid="se0020" id="crf0190">2</ce:cross-ref> we introduce the two body scattering description of neutrino freeze-out. In particular we discuss the Boltzmann equation, which is used to model the neutrino freeze-out process, and present the matrix elements that control neutrino freeze-out in Subsection <ce:cross-ref refid="se0030" id="crf0200">2.1</ce:cross-ref>. We then discuss in Subsections <ce:cross-ref refid="se0040" id="crf0210">2.2</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="se0050" id="crf0220">2.3</ce:cross-ref> the dependence of the Boltzmann equation on SM parameters, the Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and the interaction strength parameter <ce:italic>η</ce:italic> respectively. In Section <ce:cross-ref refid="se0060" id="crf0230">3</ce:cross-ref> we introduce the technical methods we use to solve the Boltzmann equation. In Subsection <ce:cross-ref refid="se0070" id="crf0240">3.1</ce:cross-ref> we outline our solution method for the Boltzmann equation. In Subsection <ce:cross-ref refid="se0080" id="crf0250">3.2</ce:cross-ref> we detail a new method for analytically simplifying the collision integrals in order to reduce the numerical integration costs. In Subsection <ce:cross-ref refid="se0100" id="crf0260">3.4</ce:cross-ref> we compare with the results by previous authors, highlighting the improvements we have made.</ce:para><ce:para id="pr0120">In Section <ce:cross-ref refid="se0110" id="crf0270">4</ce:cross-ref> we show the impact of SM parameter values on neutrino freeze-out and the effective number of neutrinos. In particular, we show how the impact of the strength parameter <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. We discuss the implications and connections of this work to other areas of physics, namely Big Bang nucleosynthesis and dark radiation, in Section <ce:cross-ref refid="se0150" id="crf0280">5</ce:cross-ref>. We give our concluding analysis in Section <ce:cross-ref refid="se0180" id="crf0290">6</ce:cross-ref>. <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0300">Appendix A</ce:cross-ref> contains some mathematical background that is useful for the collision integral calculations of Subsection <ce:cross-ref refid="se0080" id="crf0310">3.2</ce:cross-ref> and in <ce:cross-ref refid="se0220" id="crf0320">Appendix B</ce:cross-ref> we apply the method to the processes involved in neutrino freeze-out. Finally, <ce:cross-ref refid="se0290" id="crf0330">Appendix C</ce:cross-ref> contains additional plots and numerical fits that show the impact of SM parameters on various quantities characterizing the neutrino distributions after freeze-out.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0020"><ce:label>2</ce:label><ce:section-title id="st0030">Dynamical description of neutrino freeze-out</ce:section-title><ce:section id="se0030"><ce:label>2.1</ce:label><ce:section-title id="st0040">Einstein–Boltzmann equation</ce:section-title><ce:para id="pr0130">To model the flow of energy and entropy into the relic neutrino distribution, and hence obtain the value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> after freeze-out, we must solve the general relativistic Einstein–Boltzmann equation. Several references discuss this generalization of the Boltzmann equation in detail <ce:cross-refs refid="br0080 br0090 br0100 br0110 br0120 br0130" id="crs0010">[8–13]</ce:cross-refs> and other works specialize this to the question of neutrino freeze-out <ce:cross-refs refid="br0140 br0150 br0160 br0170 br0180 br0030" id="crs0020">[14–18,3]</ce:cross-refs>. Here we provide a quick overview of this literature. In the context of general relativity the Boltzmann equation is given by<ce:display><ce:formula id="fm0040"><ce:label>(4)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si31.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si32.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> are the Christoffel symbols and so the left hand side expresses the fact that particles undergo geodesic motion in between point collisions.</ce:para><ce:para id="pr0140">The term <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si33.gif"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math> on the right hand side of the Boltzmann equation is called the collision operator and models the short range scattering processes that cause deviations from geodesic motion. For <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si34.gif"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">↔</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math> reactions between fermions, such as neutrinos and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, the collision operator takes the form<ce:display><ce:formula id="fm0050"><ce:label>(5)</ce:label><ce:formula id="fm0060"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si35.gif"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0070"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si36.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> Here <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si37.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> is the process amplitude or matrix element, <ce:italic>S</ce:italic> is a numerical factor that incorporates symmetries and prevents over-counting, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si38.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> are the Fermi blocking factors, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si39.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> enforces four-momentum conservation in the reactions, and the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si40.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> restrict the four momenta to the future timelike mass shells.</ce:para><ce:para id="pr0150">We now restrict our attention to systems of fermions under the assumption of homogeneity and isotropy. We assume that the particles are effectively massless, i.e. the temperature is much greater than the mass scale. Homogeneity and isotropy imply that the distribution function of each particle species under consideration has the form <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si41.gif"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> where <ce:italic>p</ce:italic> is the magnitude of the spacial component of the four momentum. In a spatially flat FRW universe the Boltzmann equation reduces to<ce:display><ce:formula id="fm0090"><ce:label>(6)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si42.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˙</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>a</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This, combined with the Einstein equations and the matrix elements for the relevant processes, constitutes the dynamical equations governing neutrino freeze-out.</ce:para><ce:para id="pr0160">We also obtain formulas for the rate of change in the number density and energy density of the <ce:italic>i</ce:italic>th species<ce:display><ce:formula id="fm0100"><ce:label>(7)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si43.gif"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0110"><ce:label>(8)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si44.gif"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> For free-streaming particles the vanishing of the collision operator implies conservation of ‘comoving’ particle number of the <ce:italic>i</ce:italic>th species. From the associated powers of <ce:italic>a</ce:italic> in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0100" id="crf0340">(7)</ce:cross-ref> and Eq. <ce:cross-ref refid="fm0110" id="crf0350">(8)</ce:cross-ref> we see that the energy of a free streaming particle scales as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si45.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math>. This means that the distribution of a free streaming massive particle species will, once the mass scale becomes relevant, evolve into non-thermal shape <ce:cross-refs refid="br0050 br0190" id="crs0030">[5,19]</ce:cross-refs>.</ce:para><ce:para id="pr0170">The matrix elements for weak force scattering processes involving neutrinos and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> are given in <ce:cross-refs refid="tl0010 tl0020" id="crs0140">Tables 1 and 2</ce:cross-refs><ce:float-anchor refid="tl0010"/><ce:float-anchor refid="tl0020"/>. They were obtained from Ref. <ce:cross-ref refid="br0150" id="crf0380">[15]</ce:cross-ref> and are valid in the limit <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si46.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>≪</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, where in vacuum the gauge boson masses are <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si47.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>80.4</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si48.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>91.19</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0040"><ce:label>2.2</ce:label><ce:section-title id="st0050">Weinberg angle</ce:section-title><ce:para id="pr0180">The <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si79.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> gauge coupling constants <ce:italic>g</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si80.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> are constrained by the two physical parameters, the Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and the electric charge <ce:italic>e</ce:italic><ce:display><ce:formula id="fm0120"><ce:label>(9)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si82.gif"><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> An alternative way to write these constraints is<ce:display><ce:formula id="fm0130"><ce:label>(10)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si83.gif"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> enters the matrix elements presented in <ce:cross-refs refid="tl0010 tl0020" id="crs0150">Tables 1 and 2</ce:cross-refs> by way of<ce:display><ce:formula id="fm0140"><ce:label>(11)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si85.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0190">The Fermi constant <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> fixes the vacuum expectation value of the Higgs field<ce:display><ce:formula id="fm0150"><ce:label>(12)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si86.gif"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>246.22</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>GeV</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The mass of the <ce:italic>W</ce:italic> and <ce:italic>Z</ce:italic> gauge bosons can be written in terms of <ce:italic>v</ce:italic><ce:display><ce:formula id="fm0160"><ce:label>(13)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si87.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> We show the dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si88.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si89.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on Weinberg angle in <ce:cross-ref refid="fg0010" id="crf0410">Fig. 1</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="fg0010"/>, using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si90.gif"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>38.4</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> at the Z-scale.</ce:para><ce:para id="pr0200">Fixing <ce:italic>v</ce:italic> and <ce:italic>e</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si88.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is minimized when <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si91.gif"><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>. Thus we find a factor of 1/2 as a maximal possible reduction in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si88.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, also seen in <ce:cross-ref refid="fg0010" id="crf0420">Fig. 1</ce:cross-ref>. This implies that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si92.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> for neutrino momentum <ce:italic>p</ce:italic> in the energy range of neutrino freeze-out, around <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si93.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:math>, even as we vary <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si94.gif"><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Even if <ce:italic>v</ce:italic> is allowed to vary, for this approximation to cease to be valid it would have to be reduced by a factor of 10<ce:sup>5</ce:sup>, in our view an extreme amount. Therefore we can carry out the computation of neutrino decoupling within the effective Fermi theory of weak interactions.</ce:para><ce:para id="pr0210">The ratio <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si95.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.8815</mml:mn></mml:math> implies <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si96.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.223</mml:mn></mml:math>. Considering that there is a rapid change with scale the actual values are <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si97.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23116</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.00012</mml:mn></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si98.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.22296</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.00028</mml:mn></mml:math>. We will present our results as a function of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> which we consider to be an unknown parameter in the hot Universe aged about one second. The other SM parameter of the electro-weak theory is the electric charge <ce:italic>e</ce:italic>. A variation in <ce:italic>e</ce:italic> is also possible, for example, due to time evolution of the grand unified scale <ce:cross-ref refid="br0200" id="crf0430">[20]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0220">The symmetry breaking parameter <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is at present a measured but theoretically unconstrained SM parameter. However, should a grand unified approach in which the strong interactions are merged into the electroweak interactions be discovered, then presumably <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> could become fixed by the particular group structure. Such models are strongly constrained by proton decay limits <ce:cross-ref refid="br0210" id="crf0440">[21]</ce:cross-ref>, hence a fundamental constraint on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is not (yet) in sight.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0050"><ce:label>2.3</ce:label><ce:section-title id="st0060">Interaction strength parameter <ce:italic>η</ce:italic></ce:section-title><ce:para id="pr0230">In order to isolate the combination of natural constants which controls the neutrino freeze-out process, we cast the Einstein–Boltzmann model of neutrino freeze-out into dimensionless form. In the first step we look at the expansion of the Universe, i.e. the Hubble parameter <ce:italic>H</ce:italic>. The Einstein equations contain the Hubble equation<ce:display><ce:formula id="fm0170"><ce:label>(14)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si99.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.4354</mml:mn><mml:mspace width="0.2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>GeV</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si100.gif"><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> is the total gravitating energy density of the Universe and, as is usual in the context of general relativity, the Planck mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si101.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> incorporates the factor 8<ce:italic>π</ce:italic> in the definition, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf0450">(3)</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0240">The divergence freedom of the Einstein equations requires divergence freedom of the stress energy tensor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si102.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, a condition which reads for a homogeneous Universe<ce:display><ce:formula id="fm0180"><ce:label>(15)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si103.gif"><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˙</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Combining Eq. <ce:cross-ref refid="fm0170" id="crf0460">(14)</ce:cross-ref> with Eq. <ce:cross-ref refid="fm0180" id="crf0470">(15)</ce:cross-ref> shows that time change occurs at scale <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si104.gif"><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:msqrt></mml:math>. In the domain of interest the energy density <ce:italic>ρ</ce:italic> is characterized by the electron mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si105.gif"><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math>. The scale <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is related both to the key energy component of the Universe at the time of neutrino freeze-out and the ambient temperature. We thus recognize the time scale to be characterized by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si106.gif"><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6.12</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:math>; the actual time scale is close to 1 s considering the presence of many degrees of freedom.</ce:para><ce:para id="pr0250">Using the timescale <ce:italic>τ</ce:italic>, and scaling all momenta, energies, energy densities, pressures, and temperatures by the appropriate power of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we can combine all scale dependent parameters in the Einstein–Boltzmann equation. We thus find<ce:display><ce:formula id="fm0190"><ce:label>(16)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si107.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where in the interaction strength <ce:italic>η</ce:italic>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf0480">(3)</ce:cross-ref>, we include the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si108.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> factor common to all of the neutrino interaction matrix elements.</ce:para><ce:para id="pr0260">Aside from the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> dependence of the matrix elements seen in <ce:cross-refs refid="tl0010 tl0020" id="crs0160">Tables 1 and 2</ce:cross-refs>, the complete dependence on natural constants is now contained in a single dimensionless interaction strength parameter <ce:italic>η</ce:italic> with the vacuum present day value,<ce:display><ce:formula id="fm0200"><ce:label>(17)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si109.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.04421</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> If the dominant component of the electron mass originates in the Higgs mechanism, we find somewhat different scaling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si110.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:math>, where Yukawa electron coupling is introduced <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si111.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0270">The discussion we presented is only focused on the normalization by natural constants of the collision term. The magnitude of the scattering integrals also depends on the magnitude of the scaled temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si112.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. In particular, in the limit <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si113.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math> the scattering integrals involving <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> neutrino scattering are suppressed exponentially by a factor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si114.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> or <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si115.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> due to the diminished presence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> pairs. However, our objective in writing Eq. <ce:cross-ref refid="fm0190" id="crf0510">(16)</ce:cross-ref> was not to isolate the leading order behavior, but rather to separate out all dependence on dimensioned natural constants and isolated them in the interaction strength parameter <ce:italic>η</ce:italic>. This means that, as a dynamical system, the solutions of the dimensionless form Eq. <ce:cross-ref refid="fm0190" id="crf0520">(16)</ce:cross-ref> depends only on the parameters <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and hence all quantities computed from solutions of the Boltzmann equation that are dimensionless, such as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, can also only depend on <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Of course dimensioned quantities, for example the magnitude of freeze-out temperatures, still have to be scaled appropriately, i.e. energies must be multiplied by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and times must be multiplied by the timescale <ce:italic>τ</ce:italic>, and so dimensioned quantities will show an additional dependence on natural constants.</ce:para><ce:para id="pr0280">Our argument that there are only two dimensionless variables of interest, <ce:italic>η</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, relies on the fact that there is only one particle scale parameter that enters the energy density and collision integrals, namely <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. This is so since for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si116.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:math>, muons are too heavy, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si117.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>105.66</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:math>, the baryon energy density controlled by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si118.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is too small, and all other energy components in Universe are completely negligible. Thus though in principle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si119.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, we can safely ignore all additional dimensionless quantities. Furthermore, given our hypothesis that a modification of SM parameters in the early Universe could contribute to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, there is also a contribution to the Universe dynamics from the rate of change of these parameters. We assume that any such rate of change is small enough to be insignificant and will not discuss it further.</ce:para><ce:para id="pr0290">The dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si4.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> will be the key result of this work and is presented below in Section <ce:cross-ref refid="se0110" id="crf0530">4</ce:cross-ref>. Qualitatively, it is apparent that an increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> requires increased coupling strength <ce:italic>η</ce:italic>. The dependence on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is much less obvious in view of the gauge boson mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si88.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si89.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> variation, see <ce:cross-ref refid="fg0010" id="crf0540">Fig. 1</ce:cross-ref>. The key question we aim to resolve in this work is how sensitive is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> to a change in <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0060"><ce:label>3</ce:label><ce:section-title id="st0070">Solving the relativistic Boltzmann equation</ce:section-title><ce:section id="se0070"><ce:label>3.1</ce:label><ce:section-title id="st0080">Emerging chemical non-equilibrium method</ce:section-title><ce:para id="pr0300">We solve the Boltzmann equation <ce:cross-ref refid="fm0090" id="crf0550">(6)</ce:cross-ref> by the spectral method detailed in <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0560">[22]</ce:cross-ref>. We give only a brief outline of the method here. Our approach is adapted to systems near kinetic equilibrium (i.e. equilibrium momentum distribution) but not necessarily chemical equilibrium (i.e. allowing for non-equilibrium particle number yield), allowing for potentially large reheating. In other words, the method performs best when the distribution is of the form<ce:display><ce:formula id="fm0210"><ce:label>(18)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si120.gif"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> where <ce:italic>ϕ</ce:italic> is small and <ce:italic>T</ce:italic> and <ce:italic>ϒ</ce:italic> are the dynamical effective temperature and fugacity (i.e. phase space occupation parameter) respectively. Since we adapt both <ce:italic>T</ce:italic> and <ce:italic>ϒ</ce:italic> as function of time, we employ a moving (in Hilbert space) frame, in which the orthogonal polynomial basis dynamically evolves to suit the problem.</ce:para><ce:para id="pr0310">Our approach should be contrasted with the method used in <ce:cross-refs refid="br0170 br0180" id="crs0040">[17,18]</ce:cross-refs>, which we call the chemical equilibrium method, that studied neutrino freeze-out using a fixed orthogonal polynomial basis generated by the chemical equilibrium weight<ce:display><ce:formula id="fm0220"><ce:label>(19)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si121.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> We note in the above that the temperature scaling is also assumed, that is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si122.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>Const</mml:mtext></mml:math>. In our approach we allow for reheating of the effective temperature to occur and thus also <ce:italic>T</ce:italic>, like <ce:italic>ϒ</ce:italic>, evolves in time independently.</ce:para><ce:para id="pr0320">The deviation from chemical equilibrium is characterized in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si123.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> by the fugacity <ce:italic>ϒ</ce:italic>. A non-equilibrium <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si124.gif"><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math> builds up during neutrino freeze-out, specifically in the temperature range where the process <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si125.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math> is too slow to equilibrate particle number but <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si126.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ν</mml:mi></mml:math> scattering is still able to equilibrate momentum. The introduction of chemical non-equilibrium through <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si124.gif"><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math> contrasts with the chemical equilibrium method described above.</ce:para><ce:para id="pr0330">The chemical equilibrium method is appropriate for the physical regime studied in <ce:cross-refs refid="br0170 br0180" id="crs0050">[17,18]</ce:cross-refs>, wherein neutrinos are almost entirely decoupled by the time of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> annihilation and therefore there is little time for reheating of neutrinos or the development of chemical non-equilibrium. However, for our purposes, namely the characterization of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si4.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, we must use a method that does not rely on small coupling for its effectiveness, hence we were motivated to develop the method described here. A comparison with the results of the chemical equilibrium method is found in Section <ce:cross-ref refid="se0100" id="crf0570">3.4</ce:cross-ref>. We refer to Ref. <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0580">[22]</ce:cross-ref> for further discussion and detailed validation of the method we present.</ce:para><ce:para id="pr0340">After changing variables <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si128.gif"><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math>, we will solve Eq. <ce:cross-ref refid="fm0090" id="crf0590">(6)</ce:cross-ref> by expanding <ce:italic>ϕ</ce:italic> in the basis of orthonormal polynomials, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si129.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, generated by the parametrized weight function<ce:display><ce:formula id="fm0230"><ce:label>(20)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si130.gif"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> on the interval <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si131.gif"><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>∞</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><ce:display><ce:formula id="fm0240"><ce:label>(21)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si132.gif"><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> By convention, they are indexed so that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si133.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> has degree <ce:italic>j</ce:italic>. This choice of the weight is physically motivated by the phase space of practically massless neutrinos emerging into a chemical non-equilibrium distribution.</ce:para><ce:para id="pr0350">The Boltzmann equation then results in an equation for the mode coefficients <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0600">[22]</ce:cross-ref><ce:display><ce:formula id="fm0250"><ce:label>(22)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si134.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˙</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˙</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˙</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mfrac><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></ce:formula></ce:display> where the matrices <ce:italic>A</ce:italic> and <ce:italic>B</ce:italic> are<ce:display><ce:formula id="fm0260"><ce:label>(23)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si135.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0270"><ce:label>(24)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si136.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> For details on how to construct the inner products <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si137.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:math> we refer to Appendix A of Ref. <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0610">[22]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0360">The dynamics of the effective temperature and fugacity are fixed by the requirement that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si123.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> captures the number density and energy density of the full distribution <ce:italic>f</ce:italic>, leaving <ce:italic>ϕ</ce:italic> to describe only the non-thermal distortions. In practice, this implies that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si138.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> and a minimum of only two degrees of freedom (or modes), <ce:italic>T</ce:italic> and <ce:italic>ϒ</ce:italic>, are required for our method. See Ref. <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0620">[22]</ce:cross-ref> for details on the resulting evolution equations for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si139.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si140.gif"><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. In contrast, we note that the minimum number modes required for the chemical equilibrium method is four.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0080"><ce:label>3.2</ce:label><ce:section-title id="st0090">Collision integral inner products</ce:section-title><ce:para id="pr0370">In order to solve for the mode coefficients, the inner products of collision integrals with respect to the weight function <ce:cross-ref refid="fm0230" id="crf0630">(20)</ce:cross-ref>,<ce:display><ce:formula id="fm0280"><ce:label>(25)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si141.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〈</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> must be computed.<ce:display><ce:formula id="fm0290"><ce:label>(26)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si142.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0300"><ce:label>(27)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si143.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0310"><ce:label>(28)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si144.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0320"><ce:label>(29)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si145.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0330"><ce:label>(30)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si146.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The matrix element for a <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si147.gif"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math> reaction can be written as a function of the Mandelstam variables <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si148.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>, of which only two are independent, defined by<ce:display><ce:formula id="fm0340"><ce:label>(31)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si149.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0350"><ce:label>(32)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si150.gif"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0360"><ce:label>(33)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si151.gif"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0370"><ce:label>(34)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si152.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> and we will consider this done for the analysis that follows.</ce:para><ce:para id="pr0380">Note that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si153.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> only uses information about the distributions at a single spacetime point, and so we can work in a local orthonormal basis for the momentum. Among other things, this implies that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si154.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> where <ce:italic>η</ce:italic> is the Minkowski metric<ce:display><ce:formula id="fm0380"><ce:label>(35)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si155.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">diag</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0390">From Eq. <ce:cross-ref refid="fm0290" id="crf0640">(26)</ce:cross-ref>, we see that a crucial prerequisite of our spectral method is the capability to evaluate integrals of the type<ce:display><ce:formula id="fm0390"><ce:label>(36)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si156.gif"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0400"><ce:label>(37)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si157.gif"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> for some functions <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si158.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Even after eliminating the delta functions in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0390" id="crf0650">(36)</ce:cross-ref>, we are still left with an 8-dimensional integral. To facilitate numerical computation, we analytically reduce this expression down to fewer dimensions. Fortunately, the systems we are interested in have a large amount of symmetry that we can utilize for this purpose.</ce:para><ce:para id="pr0400">The distribution functions we are concerned with are isotropic in some frame defined by a unit timelike vector <ce:italic>U</ce:italic>, i.e. they depend on the four-momentum <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si159.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> only through the quantities <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si160.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si161.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math>. The same is true of the basis functions <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si162.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and hence we can assume the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si158.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> depend only on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si160.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math> as well. In <ce:cross-refs refid="br0140 br0150" id="crs0060">[14,15]</ce:cross-refs> approaches are outlined that reduce integrals of this type down to 3 dimensions. However, the integrand one obtains from these methods is only piecewise smooth or has an integration domain with a complicated geometry. This can present difficulties for numerical integration routines and so we take an alternative approach that, for the scattering kernels found in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, neutrino interactions, reduces the problem to three iterated integrals (but not quite to a three dimensional integral) and results in an integrand with better smoothness properties. Depending on the integration method used, this can significantly reduce the numerical cost of evaluating the collision integrals. The derivation presented expands on what is found in Ref. <ce:cross-ref refid="br0230" id="crf0660">[23]</ce:cross-ref>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0090"><ce:label>3.3</ce:label><ce:section-title id="st0100">Simplifying the collision integral</ce:section-title><ce:para id="pr0410">Our strategy for simplifying the collision integrals is as follows. We first make a change of variables designed to put the 4-momentum conserving delta function in a particularly simple form, which allows us to analytically use that delta function to reduce the integral from 16 to 12 dimensions. The remaining four delta functions, which impose the mass shell constraints, are then seen to reduce to integration over a product of spheres. The simple form of this submanifold allows us to apply the method described in <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0670">Appendix A</ce:cross-ref> to analytically evaluate all four of the remaining delta functions simultaneously. During this process, the isotropy of the system in the frame given by the 4-vector <ce:italic>U</ce:italic> allows us to reduce the dimensionality further, by analytically evaluating several of the angular integrals.</ce:para><ce:para id="pr0420">The change of variables that simplifies the 4-momentum conserving delta function is given by<ce:display><ce:formula id="fm0410"><ce:label>(38)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si163.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The Jacobian of this transformation is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si164.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Therefore, changing variables in the delta functions we find<ce:display><ce:formula id="fm0420"><ce:label>(39)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si165.gif"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si166.gif"><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> denotes the Heaviside function, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si167.gif"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>256</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, and <ce:italic>U</ce:italic> is the four velocity characterizing the isotropic frame as discussed above.</ce:para><ce:para id="pr0430">Using the coarea formula, <ce:cross-ref refid="en0050" id="crf0680">Theorem 2</ce:cross-ref> in <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0690">Appendix A</ce:cross-ref>, we decompose this into an integral over <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si168.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, the center of mass energy, and also eliminate the integration over <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si169.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si170.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>,<ce:display><ce:formula id="fm0430"><ce:label>(40)</ce:label><ce:formula id="fm0440"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si171.gif"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0450"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si172.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0460"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si173.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">{</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> The lower bound on <ce:italic>s</ce:italic> comes from the fact that both <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si174.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si175.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are future timelike and hence<ce:display><ce:formula id="fm0470"><ce:label>(41)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si176.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The other inequality is obtained using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si177.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0440">Note that the integral in brackets in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0430" id="crf0700">(40)</ce:cross-ref> is invariant under <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si178.gif"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SO</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> rotations of <ce:italic>p</ce:italic> in the frame defined by <ce:italic>U</ce:italic>. Therefore we obtain<ce:display><ce:formula id="fm0480"><ce:label>(42)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si179.gif"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0490"><ce:label>(43)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si180.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Θ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si181.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> denotes the norm of the spacial component of <ce:italic>p</ce:italic> and in the formula for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si182.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, <ce:italic>p</ce:italic> is any four vector whose spacial component has norm <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si181.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> and timelike component <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si183.gif"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>. Note that in integrating over <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si184.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, only the positive root was taken, due to the Heaviside functions in the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si182.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0450">We now simplify <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si182.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> for fixed but arbitrary <ce:italic>p</ce:italic> and <ce:italic>s</ce:italic> that satisfy <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si185.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si186.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. These conditions imply <ce:italic>p</ce:italic> is future timelike, hence we can change variables in <ce:italic>q</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> by an element of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si188.gif"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SO</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> so that<ce:display><ce:formula id="fm0500"><ce:label>(44)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si189.gif"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where<ce:display><ce:formula id="fm0510"><ce:label>(45)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si190.gif"><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Note that the delta functions in the integrand imply <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si191.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:math> is timelike (or null if the corresponding mass is zero). Therefore <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si192.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> iff <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si193.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>∓</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:math> is future timelike (or null). This condition is preserved by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si194.gif"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SO</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, hence <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si195.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> in one frame iff it holds in every frame. Similar comments apply to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si196.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> and so <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si182.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> has the same formula in the transformed frame as well.</ce:para><ce:para id="pr0460">We now evaluate the measure that is induced by the delta functions, using the method given in <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0710">Appendix A</ce:cross-ref>. We have the constraint function<ce:display><ce:formula id="fm0520"><ce:label>(46)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si197.gif"><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></ce:formula></ce:display> and must compute the solution set <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si198.gif"><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>. Adding and subtracting the first two components and the last two respectively, we have the equivalent conditions<ce:display><ce:formula id="fm0530"><ce:label>(47)</ce:label><ce:formula id="fm1510"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si199.gif"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm1520"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si200.gif"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> If we let <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si201.gif"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si202.gif"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> denote the spacial components in the frame defined by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si203.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> we have the equivalent conditions<ce:display><ce:formula id="fm0540"><ce:label>(48)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si204.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>s</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0550"><ce:label>(49)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si205.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>s</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Note that the above formulas, together with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si206.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, imply<ce:display><ce:formula id="fm0560"><ce:label>(50)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si207.gif"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></ce:formula></ce:display> and similarly for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Hence the Heaviside functions are identically equal to 1 under these conditions and we can drop them from the formula for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si182.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0470">The conditions <ce:cross-ref refid="fm0540" id="crf0720">(48)</ce:cross-ref> imply that our solution set is a product of spheres in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si208.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si209.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, as long as the conditions are consistent, i.e. so long as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si210.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>. To see that this holds for almost every <ce:italic>s</ce:italic>, first note<ce:display><ce:formula id="fm0570"><ce:label>(51)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si211.gif"><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></ce:formula></ce:display> since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si212.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. At <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si213.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si214.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>. Therefore, for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si186.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we have <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si215.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> and similarly for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Hence we have the result<ce:display><ce:formula id="fm0580"><ce:label>(52)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si216.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">{</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">{</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si217.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> denotes the radius <ce:italic>r</ce:italic> ball centered at 0. We will parametrize this by spherical angular coordinates in <ce:italic>q</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, denoted by <ce:italic>r</ce:italic>, <ce:italic>θ</ce:italic>, <ce:italic>ϕ</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si218.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si219.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si220.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> respectively.</ce:para><ce:para id="pr0480">We now compute the induced volume form. First consider the differential<ce:display><ce:formula id="fm0590"><ce:label>(53)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si221.gif"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Evaluating this on the coordinate vector fields <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si222.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si223.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we obtain<ce:display><ce:formula id="fm0600"><ce:label>(54)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si224.gif"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>r</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>r</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Similar results hold for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Therefore we have the determinant<ce:display><ce:formula id="fm0610"><ce:label>(55)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si225.gif"><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> By <ce:cross-ref refid="en0030" id="crf0730">Corollary 1</ce:cross-ref> and Eq. <ce:cross-ref refid="fm1030" id="crf0740">(A.18)</ce:cross-ref> in <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0750">Appendix A</ce:cross-ref>, this implies that the induced volume measure is<ce:display><ce:formula id="fm0620"><ce:label>(56)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si226.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>∧</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> where<ce:display><ce:formula id="fm0630"><ce:label>(57)</ce:label><ce:formula id="fm0640"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si227.gif"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0650"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si228.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> and <ce:italic>i</ce:italic> is the interior product (i.e. contraction) operator as described in <ce:cross-ref refid="se0210" id="crf0760">Appendix A</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0490">Consistent with our interest in the Boltzmann equation, we assume <ce:italic>F</ce:italic> factors as<ce:display><ce:formula id="fm0660"><ce:label>(58)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si229.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0670"><ce:label>(59)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si230.gif"><mml:mphantom><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mphantom><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> For now, we suppress the dependence on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si231.gif"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math>, as it is not of immediate concern. In our chosen coordinates where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si232.gif"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> we have<ce:display><ce:formula id="fm0680"><ce:label>(60)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si233.gif"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> and similarly for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si187.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0500">To compute<ce:display><ce:formula id="fm0690"><ce:label>(61)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si234.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display> first recall<ce:display><ce:formula id="fm0700"><ce:label>(62)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si235.gif"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0710"><ce:label>(63)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si236.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Together, these imply that the integral in brackets in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0690" id="crf0770">(61)</ce:cross-ref> equals<ce:display><ce:formula id="fm0720"><ce:label>(64)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si237.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0730"><ce:label>(65)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si238.gif"><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0510">Therefore<ce:display><ce:formula id="fm0740"><ce:label>(66)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si239.gif"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="0.2em"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display> where<ce:display><ce:formula id="fm0750"><ce:label>(67)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si240.gif"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0760"><ce:label>(68)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si241.gif"><mml:mphantom><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This is as far as we can simplify things without more information about the form of the matrix elements. In <ce:cross-ref refid="se0220" id="crf0780">Appendix B</ce:cross-ref> we apply this method and analytically simplify Eq. <ce:cross-ref refid="fm0740" id="crf0790">(66)</ce:cross-ref> for each of the processes in <ce:cross-refs refid="tl0010 tl0020" id="crs0170">Tables 1 and 2</ce:cross-refs> as much as possible and in the process we show that <ce:italic>M</ce:italic> can be written in terms of three iterated integrals for each of these processes.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0100"><ce:label>3.4</ce:label><ce:section-title id="st0110">Validation</ce:section-title><ce:para id="pr0520">We solve the Boltzmann equation, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0040" id="crf0820">(4)</ce:cross-ref>, for both the electron neutrino distribution and the combined <ce:italic>μ</ce:italic>, <ce:italic>τ</ce:italic> neutrino distribution, including all of the processes from <ce:cross-refs refid="tl0010 tl0020" id="crs0180">Tables 1 and 2</ce:cross-refs> in the scattering operator, together with the Hubble equation for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si242.gif"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0170" id="crf0850">(14)</ce:cross-ref>. The total energy density appearing in the Hubble equation consists of the contributions from both neutrino distributions as well as chemical equilibrium <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and photon distributions at some common temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si243.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The dynamics of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si243.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are fixed by the divergence freedom of the total stress energy tensor, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0180" id="crf0860">(15)</ce:cross-ref>. In addition, we include the QED corrections to the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and photon equations of state as described in <ce:cross-ref refid="br0180" id="crf0870">[18]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0530">We compared the results of numerically evaluating the collision integrals using our method as given in Section <ce:cross-ref refid="se0080" id="crf0880">3.2</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="se0220" id="crf0890">Appendix B</ce:cross-ref> with the method used by Ref. <ce:cross-ref refid="br0150" id="crf0900">[15]</ce:cross-ref> and validated that results agree, up to numerical integration tolerance. To compare our results from solving the Boltzmann equation with Ref. <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0910">[3]</ce:cross-ref>, where neutrino freeze-out was simulated using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si244.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si245.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, in <ce:cross-ref refid="tl0030" id="crf0920">Table 3</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="tl0030"/> we present <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> together with the following quantities<ce:display><ce:formula id="fm0770"><ce:label>(69)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si246.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">fin</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>7</mml:mn><mml:mn>120</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>δ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0540">The quantities presented in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0770" id="crf0930">(69)</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="tl0030" id="crf0940">Table 3</ce:cross-ref> were introduced in Ref. <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0950">[3]</ce:cross-ref>, but some additional discussion is in order.<ce:list id="ls0030"><ce:list-item id="li0050"><ce:label>1.</ce:label><ce:para id="pr0550">The quantity <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si247.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">fin</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> measures the deviation of the photon temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si243.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> from the ‘free streaming’ temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si250.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math>, i.e. the temperature of a (hypothetical) particle species that is completely decoupled throughout the domain of temperature considered. Therefore, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si251.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">fin</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math> is the measure of the amount of reheating photons underwent due to the annihilation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. For the case of already completely decoupled neutrinos, whose temperature is in this case just the free-streaming temperature, according to Eq. <ce:cross-ref refid="fm0020" id="crf0960">(2)</ce:cross-ref><ce:display><ce:formula id="fm0780"><ce:label>(70)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si252.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">fin</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>decoupled</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>11</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>1.401</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> For the case of some <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> annihilation occurring while neutrinos are still coupled, one expects this value to be slightly reduced, due to the transfer of some <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> entropy into neutrinos. This is reflected in the values seen in <ce:cross-ref refid="tl0030" id="crf0970">Table 3</ce:cross-ref>.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0060"><ce:label>2.</ce:label><ce:para id="pr0560"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si253.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the energy density of a single massless fermion with two degrees of freedom and temperature equal to the free-streaming temperature. In other words, it is the energy density of a single neutrino species, assuming it decoupled before reheating. Consequently, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si254.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the fractional increase in the energy density of a coupled neutrino species, due to its partial participation in reheating.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:para id="pr0570">The top entry in <ce:cross-ref refid="tl0030" id="crf0980">Table 3</ce:cross-ref> corresponds to the reference values from Ref. <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0990">[3]</ce:cross-ref>. The next two lines present our results that use the chemical non-equilibrium method which, as we show, allows for a smaller basis set. We show 2 and 3 modes, respectively which compare with the 4 modes case for the equilibrium method. The value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we obtain agrees for the case of 2 modes with that found in <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf1000">[3]</ce:cross-ref>, up to their cited error tolerance.</ce:para><ce:para id="pr0580">Considering both the improved smoothness properties of integrands developed in Section <ce:cross-ref refid="se0080" id="crf1010">3.2</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="se0220" id="crf1020">Appendix B</ce:cross-ref> and the reduction in the required number of modes for the chemical non-equilibrium method, our approach with the minimum number 2 of required modes is found to be more than 20× faster than the chemical equilibrium method with its minimum number 4 of required modes. This computational performance improvement makes it possible to explore the neutrino freeze-out process for many different circumstances and parameter sets employing a desktop PC.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0110"><ce:label>4</ce:label><ce:section-title id="st0120">Dependence of neutrino freeze-out on Standard Model parameters</ce:section-title><ce:section id="se0120"><ce:label>4.1</ce:label><ce:section-title id="st0130">Neutrino freeze-out temperature</ce:section-title><ce:para id="pr0590">SM parameters impact <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> by changing how long the neutrinos remain coupled to the annihilating <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and thereby impacting the amount of energy and entropy transfer. In other words, the neutrino freeze-out temperature is modified. Before we present the dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>η</ce:italic> we first consider in detail the freeze-out temperatures of neutrinos with an initial focus on the conventional SM parameters.</ce:para><ce:para id="pr0600">In the literature one finds estimates of freeze-out temperatures based on a comparison of Hubble expansion with neutrino scattering length and considering only number changing (i.e. chemical) processes, see e.g. Ref. <ce:cross-ref refid="br0120" id="crf1030">[12]</ce:cross-ref>. We employ a similar definition of freeze-out temperature in the context of the Boltzmann equation and refine the results by noting that there are three different freeze-out processes:<ce:list id="ls0040"><ce:list-item id="li0070"><ce:label>1.</ce:label><ce:para id="pr0610">Neutrino chemical freeze-out: the neutrino pair number changing annihilation process<ce:display><ce:formula id="fm0790"><ce:label>(71)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si255.gif"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mspace width="1em"/><mml:mo stretchy="false">⇔</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> which we will see decouples at the highest temperature.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0080"><ce:label>2.</ce:label><ce:para id="pr0620">Neutrino kinetic freeze-out: The sharing of energy between leptons and neutrinos by way of scattering<ce:display><ce:formula id="fm0800"><ce:label>(72)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si256.gif"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mspace width="1em"/><mml:mo stretchy="false">⇔</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display> stops at a lower energy compared to neutrino number changing processes.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0090"><ce:label>3.</ce:label><ce:para id="pr0630">Collisions between neutrinos are capable of re-equilibrating energy within and between flavor families. These processes end at a yet lower temperature and the neutrinos will be truly free-streaming from that point on.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:para id="pr0640">The attentive reader will notice that we have omitted here a discussion of flavor neutrino oscillations. If it weren't for the differences between the matrix elements for the interactions between <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on one hand and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si258.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on the other, oscillations would have no effect on the flow of entropy into neutrinos and hence no effect on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. However, there are differences and they do lead to a modification of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. In Ref. <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf1040">[3]</ce:cross-ref> the impact of oscillations on neutrino freeze-out for the present day measured values of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>η</ce:italic> was investigated. It was found that while oscillations redistributed energy amongst the neutrino flavors, the impact on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> was negligible. We have therefore ignored neutrino oscillation effects in our study as we do not have a clear idea why for other values of <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> the redistribution of neutrino energy would create any larger effect than already determined. Once the relevant neutrino properties are fully understood, the precision of the results we present could possibly be improved by incorporating the effect of neutrino oscillations.</ce:para><ce:section id="se0130"><ce:label>4.1.1</ce:label><ce:section-title id="st0140">Scattering length and freeze-out temperature</ce:section-title><ce:para id="pr0650">The notion of freeze-out temperature is conceptually useful, but within the Boltzmann approach there is no such precise temperature, as the freeze-out process is gradual, with low energy neutrinos freezing-out before high energy ones. Thus a procedure to determine the freeze-out condition can only be approximate. However, the differences that arise through investigating the freeze-out of the three different classes of processes while natural constants are varied help us to understand the results which will be presented below.</ce:para><ce:para id="pr0660">To define the freeze-out condition we follow the standard procedure <ce:cross-ref refid="br0120" id="crf1050">[12]</ce:cross-ref>: we compare the distance <ce:italic>L</ce:italic> traveled by a particle between two scattering processes to the characteristic Universe expansion length <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si259.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:math>. The crossing of the Hubble-length with the neutrino scattering length produces an estimate of the decoupling temperatures. To obtain the scattering length <ce:italic>L</ce:italic> we begin with Eq. <ce:cross-ref refid="fm0100" id="crf1060">(7)</ce:cross-ref> for the fractional rate of change of comoving particle number<ce:display><ce:formula id="fm0810"><ce:label>(73)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si260.gif"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This expression includes both forward and back-reactions, producing the net change.</ce:para><ce:para id="pr0670">However, we would rather count the number of interactions. For that reason, we consider only one direction for the process and define as the rate of interest<ce:display><ce:formula id="fm0820"><ce:label>(74)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si261.gif"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display> where the forward-reaction operator <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si262.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math> is computed as in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0050" id="crf1070">(5)</ce:cross-ref> except with <ce:italic>F</ce:italic> replaced by<ce:display><ce:formula id="fm0830"><ce:label>(75)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si263.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> If particle type 1 also participates in the reverse of the reaction <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si264.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math> (i.e. it is the same as one of the final particles 3, 4) then a corresponding term for the reverse reaction must also be added. The key point is that we are counting reactions, and not the net particle number change which requires by detailed balance also a negative contribution.</ce:para><ce:para id="pr0680">Using the average velocity, which for neutrinos is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si268.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>, we obtain according to this procedure the scattering length<ce:display><ce:formula id="fm0840"><ce:label>(76)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si269.gif"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>∫</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∑</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>∫</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> where the sum is over the one way scattering operators for the collection of processes of interest.</ce:para><ce:para id="pr0690">Like in Ref. <ce:cross-ref refid="br0120" id="crf1080">[12]</ce:cross-ref>, <ce:italic>L</ce:italic> can be compared to the Hubble length <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si259.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:math> and the temperature at which <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si270.gif"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we call the freeze-out temperature for that reaction. <ce:cross-ref refid="fg0020" id="crf1090">Fig. 2</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="fg0020"/> shows <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si271.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> together with the scattering length for the three types of neutrino reactions described above, on the left for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and the right for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si258.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The flavor dependence is due to charge current W-mediated interactions being present only for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The solid lines in <ce:cross-ref refid="fg0020" id="crf1100">Fig. 2</ce:cross-ref> corresponds to the chemical freeze-out scattering length, the dashed line corresponds to the kinetic freeze-out scattering length, and the dot-dashed line corresponds to re-equilibration processes within the neutrino fluid.</ce:para><ce:para id="pr0700">Using our Boltzmann equation solver, we have characterized the dependence of neutrino freeze-out temperature on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>η</ce:italic>, shown in <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1110">Fig. 3</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="fg0030"/> via the method described above. The left panels show the result for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and the right for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si267.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The SM results corresponding to the crossings in <ce:cross-ref refid="fg0020" id="crf1120">Fig. 2</ce:cross-ref> are read out along the vertical lines in the top two panels.</ce:para><ce:para id="pr0710">We see in <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1130">Fig. 3</ce:cross-ref> that as a function of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> the behavior of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si274.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is opposite to that of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si275.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si276.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si277.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn></mml:math>, and for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si278.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn></mml:math> all neutrino processes tend to decouple at lower temperature with increasing <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Neutrino–neutrino scattering process remains constant, as their matrix elements are independent of Weinberg angle. An increased coupling strength <ce:italic>η</ce:italic> is equivalent to an increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, resulting in the neutrinos interacting with the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> plasma down to lower temperatures. Hence the monotonic decreasing behavior of the freeze-out temperature as a function of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> seen in <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1140">Fig. 3</ce:cross-ref> is expected. The SM values are seen at the left margin of the bottom panels.</ce:para><ce:para id="pr0720">As discussed above, neutrino oscillations are not considered in these results. We expect that incorporating oscillations would lead to a smaller difference between the freeze-out temperatures of the different neutrino flavors, and would likely pull up the drop in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> freeze-out temperature at small <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, at least to some degree. We recall that for other observable quantities we discuss in the following, the effect of neutrino oscillations is expected to be negligible <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf1150">[3]</ce:cross-ref>.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0140"><ce:label>4.2</ce:label><ce:section-title id="st0150">Dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on Standard Model parameters</ce:section-title><ce:para id="pr0730">The main result of this paper is the dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on the SM parameters <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>η</ce:italic>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf1160">(3)</ce:cross-ref>. These results are shown in the left panel of <ce:cross-ref refid="fg0040" id="crf1170">Fig. 4</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="fg0040"/>, presented as a function of Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si281.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>26</mml:mn></mml:math>. The effect of an increase in both parameters above the vacuum values superpose in the parameter range considered, amplifying the effect and generating a significant increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si282.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>3.5</mml:mn></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0740">The last to freeze-out from the kinetic equilibrium is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and we show the associated value of freeze-out temperature in the right panel of <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1180">Fig. 3</ce:cross-ref>. Since the freeze-out for present day vacuum value SM parameters occurs well above the electron mass, the reheating effect is normally small. for the present day vacuum value of Weinberg angle puts the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si258.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> freeze-out temperature, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si285.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:math>, seen in the right panel of <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1190">Fig. 3</ce:cross-ref>. With increasing <ce:italic>η</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> the temperature drops but even for the most extreme cases shown it always remains well above the onset of nucleosynthesis at about <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si286.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0.150</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0750">We performed a least squares fit of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> over the range <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si287.gif"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si288.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math> shown in <ce:cross-ref refid="fg0040" id="crf1200">Fig. 4</ce:cross-ref>, obtaining a result with relative error less than <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si289.gif"><mml:mn>0.2</mml:mn><mml:mtext>%</mml:mtext></mml:math>,<ce:display><ce:formula id="fm0850"><ce:label>(77)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si290.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.003</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.095</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.222</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.164</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mi>η</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>0.043</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.011</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.103</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is monotonically increasing in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> with dominant behavior scaling as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si291.gif"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>. Monotonicity is to be expected, as increasing <ce:italic>η</ce:italic> decreases the freeze-out temperature and the longer neutrinos are able to remain coupled to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, the more energy and entropy from annihilation is transferred to neutrinos.</ce:para><ce:para id="pr0760">The bounds on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> from the Planck analysis <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf1210">[1]</ce:cross-ref> can be used to constrain time or temperature variation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>η</ce:italic>. In <ce:cross-ref refid="fg0050" id="crf1220">Fig. 5</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="fg0050"/> the dark (green) color shows the combined range of variation of natural constants compatible with CMB<ce:hsp sp="0.2"/>+<ce:hsp sp="0.2"/>BAO and the light (teal) color shows the extension in the range of variation of natural constants for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si23.gif"><mml:mtext>CMB</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, both at a <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si24.gif"><mml:mn>68</mml:mn><mml:mtext>%</mml:mtext></mml:math> confidence level. The dot-dashed line within the dark (green) color delimits this latter domain. The dotted line shows the limit of a 5% change in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Any increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and/or <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> moves the value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> into the domain favored by current experimental results.</ce:para><ce:para id="pr0770">Further parameter study is found in <ce:cross-ref refid="se0290" id="crf1230">Appendix C</ce:cross-ref>. In <ce:cross-refs refid="fg0060 fg0070" id="crs0190">Figs. C.6 and C.7</ce:cross-refs> and the data fits Eqs. <ce:cross-refs refid="fm1460 fm1470 fm1480 fm1490" id="crs0200">(C.1)–(C.4)</ce:cross-refs>) we complement the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> results by showing the variation of the parameters that characterize the neutrino distributions after freeze-out: the neutrino temperature, shown through the ratio of the reference photon to neutrino temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si296.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> separately for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si258.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and well as the two fugacities <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si297.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si298.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0150"><ce:label>5</ce:label><ce:section-title id="st0160">Connections</ce:section-title><ce:para id="pr0780">Our study interfaces with two other areas of physics:<ce:list id="ls0050"><ce:list-item id="li0100"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr0790">Any change of natural constants that would be able to explain a measured variation in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> from SM expectations would need to be made consistent with the ensuing in evolution of the Universe Big Bang nucleosynthesis (BBN). Smoothness of time evolution of the natural constants and the known challenges that beset the BBN results present an interesting avenue of future work which we briefly describe in the following Subsection <ce:cross-ref refid="se0160" id="crf1280">5.1</ce:cross-ref>.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0110"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr0800">The effective number of neutrinos <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is a characterization of the relativistic energy content in the early Universe, see Eq. <ce:cross-ref refid="fm0010" id="crf1290">(1)</ce:cross-ref>, independent of its source. Thus, even given a conclusive measurement of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math>, there would still remain ambiguity in regard the origin of the effect. Specifically, any light particles that decouple at an earlier epoch can contribute to the energy content of the invisible Universe. Two potential candidates we describe below in Subsection <ce:cross-ref refid="se0170" id="crf1300">5.2</ce:cross-ref>: the sterile neutrino, and yet to be identified novel nearly ‘dark’ Goldstone Bosons relating to broken symmetries at QGP phase transformation in the early Universe.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:section id="se0160"><ce:label>5.1</ce:label><ce:section-title id="st0170">Connection to Big Bang nucleosynthesis</ce:section-title><ce:para id="pr0810">Big Bang nucleosynthesis is one of the pillars of modern observational cosmology. It is discussed in comprehensive review articles such as <ce:cross-refs refid="br0240 br0250 br0260 br0270 br0280" id="crs0070">[24–28]</ce:cross-refs> and places strong constraints on the state of the Universe in the temperature range <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si299.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext>–</mml:mtext><mml:mn>10</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>keV</mml:mtext></mml:math>. Variation of natural constants that impact the nuclear reaction rates or expansion of the Universe during the BBN era have been investigated, including in particular the time dependence of the neutron to proton mass ratio <ce:cross-refs refid="br0280 br0290 br0300" id="crs0080">[28–30]</ce:cross-refs>, the fine structure constant and deuteron binding energy <ce:cross-ref refid="br0300" id="crf1310">[30]</ce:cross-ref>, or Newton's constant (i.e. the Planck mass) <ce:cross-ref refid="br0310" id="crf1320">[31]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0820">Natural constant modifications will not always connect neutrino freeze-out and BBN processes:<ce:list id="ls0060"><ce:list-item id="li0120"><ce:label>1.</ce:label><ce:para id="pr0830">The parameter <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> controlling the relationship between charged and neutral weak currents, and the interactions of neutrinos within the primordial plasma, does not factor prominantly into BBN, where only combinations that involve the Fermi coupling constant <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are so far recognized as significant. Therefore, changes in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> which for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si300.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math> can affect the neutrino freeze-out processes rather strongly, are to best of current knowledge unconstrained by BBN.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0130"><ce:label>2.</ce:label><ce:para id="pr0840">The neutrino freeze-out remains in a domain of temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si301.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>200</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>keV</mml:mtext></mml:math> even for the strongest parameter changes we considered in <ce:cross-ref refid="fg0030" id="crf1330">Fig. 3</ce:cross-ref> right panel. On the other hand, the BBN era processes set in for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si302.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>150</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>keV</mml:mtext></mml:math>. Thus if one is willing to accept some fine tuning of the time dependence of natural constants, there would never be a conflict of neutrino freeze-out modification by natural constants with BBN.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0140"><ce:label>3.</ce:label><ce:para id="pr0850">In the neutrino freeze-out process all relevant natural constants combine to the one parameter <ce:italic>η</ce:italic>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf1340">(3)</ce:cross-ref>. If both <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are varying independently, effect of their increase can compensate since it mainly afflicts the neutron abundance. However both effects would be compounded in the neutrino-freeze out process. This can produce the desired increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> without affecting BBN. However, within the SM we expect a strong correlation between <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. If we assume that minimal SM coupling controls the electron mass, then <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si303.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:math>, since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si304.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> while <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si305.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, see Subsection <ce:cross-ref refid="se0040" id="crf1350">2.2</ce:cross-ref>. The controling scale <ce:italic>v</ce:italic> is due to Higgs vacuum structure, believed to have decoupled from possible modifications near the BBN epoch.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0150"><ce:label>4.</ce:label><ce:para id="pr0860">Gravity enters through <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si306.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt></mml:math>. As discussed in <ce:cross-ref refid="br0310" id="crf1360">[31]</ce:cross-ref>, the required large decrease in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> would conflict with BBN unless fine-tuned to phase out before the strong onset of BBN. Thus a combination of neutrino freeze-out process, BBN, assuming smoothness of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in time and minimal coupling of electrons could set a very strong limit on variation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in the early Universe only a fraction of a second old.</ce:para></ce:list-item></ce:list> We believe that there is very likely only weak coupling between modifications we consider in the era of neutrino freeze-out and BBN. Thus we could seek to understand the cosmological value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in terms of modifications of natural constants, and only then turn to answer the question how this can be kept consistent with the BBN processes.</ce:para><ce:para id="pr0870">In the above discussion we assumed that it is advisable not to perturb BBN. However, not all is perfectly well with BBN. An outstanding problem is the observed abundance of <ce:sup loc="pre">7</ce:sup>Li, which is significantly smaller than the prediction of the standard BBN model, see for example Fig. 3 in Ref. <ce:cross-ref refid="br0320" id="crf1370">[32]</ce:cross-ref> and Fig. 5 in Ref. <ce:cross-ref refid="br0330" id="crf1380">[33]</ce:cross-ref>. The situation with <ce:sup loc="pre">6</ce:sup>Li also raises concerns but there the looser constraints from reaction processes and after-BBN effects make the larger disagreement less compelling for the much smaller <ce:sup loc="pre">6</ce:sup>Li yield. Various approaches to the <ce:sup loc="pre">7</ce:sup>Li-problem have been investigated, including non-standard neutron sources <ce:cross-ref refid="br0340" id="crf1390">[34]</ce:cross-ref>, nuclear resonances, or dark matter, Ref. <ce:cross-ref refid="br0320" id="crf1400">[32]</ce:cross-ref> provides comprehensive references on the latter two possibilities. The potential for an explanation of this effect within the context of late neutrino freeze-out modification of natural constants has not been explored, and it is not immediately obvious how this could work. It is possible that delayed decoupling of neutrinos could contributed to some key reaction, but future work is needed before anything definitive can be said.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0170"><ce:label>5.2</ce:label><ce:section-title id="st0180"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> from dark radiation</ce:section-title><ce:para id="pr0880">In this paper, we considered the possibility of modifying <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> via neutrinos sharing in a greater fraction of the entropy of annihilating <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, achieved by a change in natural constants. As <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is only a measure of the relativistic energy density leading up to photon decoupling, a natural alternative mechanism for obtaining <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math> is the introduction of additional, presently not discovered, weakly interacting (effectively) massless particles. As discussed in Refs. <ce:cross-refs refid="br0350 br0360 br0370 br0380 br0070" id="crs0090">[35–38,7]</ce:cross-refs>, such particles can contribute fractionally to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> depending on their degeneracy, Bose–Fermi nature, and freeze-out temperature. For the study of the impact of such dark radiation on BBN see <ce:cross-refs refid="br0390 br0400" id="crs0100">[39,40]</ce:cross-refs>.</ce:para><ce:para id="pr0890">Of particular relevance could be a so-called light sterile neutrino <ce:cross-ref refid="br0410" id="crf1410">[41]</ce:cross-ref>, possibly the right handed complement to the left handed neutrinos. If such particles exist and freeze-out well before regular neutrinos, their contribution to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> would be subject to dilution by reheating <ce:cross-ref refid="br0070" id="crf1420">[7]</ce:cross-ref> and thus would depend on when precisely they begin free-streaming.</ce:para><ce:para id="pr0900">These unknown dark ‘radiation’ particles, as well as neutrinos, could have a mass that is at the scale of the temperature of photon decoupling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si307.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>eV</mml:mtext></mml:math>, for which an analysis of the Universe density fluctuations akin to Planck <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf1430">[1]</ce:cross-ref> would need to be adapted. We have discussed in Ref. <ce:cross-ref refid="br0050" id="crf1440">[5]</ce:cross-ref> a consistent treatment of neutrino mass and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in the case of a particular type of delayed massive neutrino freeze-out. This approach is the same as for dark radiation: Near to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si307.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>eV</mml:mtext></mml:math> massive neutrinos are indistinguishable from massive dark radiation, which contributes as an additional particle with reduced contribution to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> <ce:cross-ref refid="br0070" id="crf1450">[7]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0910">Removing the degeneracy in the interpretation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> as being due to the decoupling processes of neutrinos, or due to the presence of ‘dark’ particles will naturally depend on other experimental information, such as the contribution to resolving the Li puzzle in BBN or other experimental impacts of dark particles, and of course a contribution from both avenues could be envisioned.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0180"><ce:label>6</ce:label><ce:section-title id="st0190">Summary, discussion and conclusions</ce:section-title><ce:para id="pr0920">We have employed a novel spectral method Boltzmann solver and a new procedure for evaluating the Boltzmann scattering integrals in order to characterize the impact of a potential time and/or temperature variation of SM parameters on the effective number of neutrinos. Specifically, we identified a dimensionless combination of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si101.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, called the interaction strength <ce:italic>η</ce:italic>, that, along with the Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, control neutrino freeze-out and the resulting value of the effective number of neutrinos, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:para><ce:section id="se0190"><ce:label>6.1</ce:label><ce:section-title id="st0200">Novel mathematical tool</ce:section-title><ce:para id="pr0930">In order to carry this comprehensive study we have developed a novel approach to obtain Boltzmann equation solutions. Our spectral method, which we call the emergent chemical non-equilibrium method, employs a moving (in Hilbert space) frame, in which the orthogonal polynomial basis dynamically evolves to suit the problem. Our approach as presented here makes several modifications that both improve its numerical speed and make it better suited to the regime we are investigating, namely the stronger coupling between neutrinos and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> that is obtained when SM parameters are varied, and that lead to an increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. As detailed in the general presentation of the method <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf1460">[22]</ce:cross-ref>, the improvements are<ce:list id="ls0070"><ce:list-item id="li0160"><ce:label>1.</ce:label><ce:para id="pr0940">We allow a general time dependence of the effective temperature parameter <ce:italic>T</ce:italic>, i.e. we do not assume redshift temperature scaling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si250.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math> – this accommodates the effect of reheating. Without this, the method would be very inefficient in systems with strong reheating, eventually leading to a failure to converge when the reheating ratio exceeds 2.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0170"><ce:label>2.</ce:label><ce:para id="pr0950">We have introduced a chemical non-equilibrium distribution in the weight function, i.e. we introduced an evolving, time dependent <ce:italic>ϒ</ce:italic> which equals 1 at high temperature, corresponding to chemical equilibrium, and allows for the emergence of chemical non-equilibrium <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si124.gif"><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math> during freeze-out.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0180"><ce:label>3.</ce:label><ce:para id="pr0960">We have introduced an additional factor of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si308.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> to the functional form of the weight as proposed in a different context in Refs. <ce:cross-refs refid="br0420 br0430" id="crs0110">[42,43]</ce:cross-refs> which accounts in our approach for the effectively massless neutrino phase space.</ce:para></ce:list-item></ce:list></ce:para><ce:para id="pr0970">The salient feature is that we are letting the fugacity, <ce:italic>ϒ</ce:italic> and temperature <ce:italic>T</ce:italic> be time dependent and there is no requirement that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si309.gif"><mml:mi>ϒ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>. This should be contrasted with the method used in <ce:cross-refs refid="br0170 br0180" id="crs0120">[17,18]</ce:cross-refs>, which we call the chemical equilibrium method, that studied neutrino freeze-out using a fixed orthogonal polynomial basis generated by the chemical equilibrium weight and without the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si308.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> factor. The chemical equilibrium method also assumes a particular temperature scaling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si122.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>Const</mml:mtext></mml:math>. In other words, the neutrino momenta are scaled by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si310.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> instead of a dynamical effective temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si139.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> as in our method. Such a method is effective for the weak reheating found for SM vacuum parameters, but it becomes less inefficient and eventually fails to converge as the reheating ratio increases.</ce:para><ce:para id="pr0980">Due to the inclusion of the neutrino phase space <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si308.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> factor in the weight, and facilitated by the near thermal shape of the distribution, only two modes corresponding to <ce:italic>T</ce:italic> and <ce:italic>ϒ</ce:italic> are required to capture the energy density and number density of the neutrino distribution. In comparison, the chemical equilibrium method, because it lacks the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si308.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> factor, requires a minimum of four modes. We discussed how further important savings in computation time are arrived at by making the integrands of the collision integrals smooth functions. Overall, the speed up of solutions is at level 20 times or more.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0200"><ce:label>6.2</ce:label><ce:section-title id="st0210">Primordial variation of natural constants</ce:section-title><ce:para id="pr0990">The question which we answer in this paper is: What neutrino decoupling in the early Universe can tell us about the values of natural constants when the Universe was about 1 second old and at an ambient temperature near to 1.2 MeV (14 billion degrees K). Our results were presented assuming that the Universe contains no other effectively massless particles but the three left handed neutrinos and corresponding, three right handed anti-neutrinos.</ce:para><ce:para id="pr1000">We found that near to the physical value of the Weinberg angle <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si311.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>0.23</mml:mn></mml:math> the effect of changing <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> on the decoupling of neutrinos is small. Thus as seen in <ce:cross-ref refid="fg0040" id="crf1470">Fig. 4</ce:cross-ref> the dominant variance is due to the change in the coupling strength <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf1480">(3)</ce:cross-ref> and Eq. <ce:cross-ref refid="fm0200" id="crf1490">(17)</ce:cross-ref>. The dotted line in <ce:cross-ref refid="fg0050" id="crf1500">Fig. 5</ce:cross-ref> shows that in order to achieve a change in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> at the level of up to 5%, that is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si312.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>3.2</mml:mn></mml:math>, both <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si272.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> must change significantly, with e.g. <ce:italic>η</ce:italic> increasing by an order of magnitude.</ce:para><ce:para id="pr1010">Let us review what an increase in the strength parameter <ce:italic>η</ce:italic> by factor 10 means, looking case by case on all the natural constant contributions as if each were responsible for the entire change:<ce:list id="ls0080"><ce:list-item id="li0190"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr1020">Considering that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si313.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> this translates into a decrease in the strength of Gravity at neutrino freeze-out by a factor 100. This effect would need to become much smaller by the time the age of the Universe is 1000 times longer (1 s compared to 10 min) for Big Bang nucleosynthesis to be unaffected. This presumably means that, conversely, as we go further back in time we would need gravity to continue to rapidly become very much weaker yet. In models of emergent gravity we can imagine a ‘melting’ of gravity in the hot primordial Universe. Whether such a model can be realized will be a topic for future consideration. The attractive aspect of Gravity weakening rapidly with increasing temperature is that for exponentially disappearing <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si314.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si315.gif"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> and/or <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si316.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo>∞</mml:mo></mml:math> the dynamics can be arranged to be similar to an inflationary Universe.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0200"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr1030">Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si317.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math>, electron mass would need to go up ‘only’ by factor 2.15. Compared to all other particles the electron mass has an anomalously low value. Appearance of a mechanism just when <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si318.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> that ‘restores’ the electron mass to where intuition would like it to be, a few MeV, arising from the systematics of other Yukawa Higgs coupling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si319.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> compared to the Yukawa coupling of other charged light particles, where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si320.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>v</mml:mi></mml:math> seems to us also a possible scenario. Interestingly, laboratory limits for these conditions could be attainable in the foreseeable future.</ce:para></ce:list-item><ce:list-item id="li0210"><ce:label>•</ce:label><ce:para id="pr1040">Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si321.gif"><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> we would need to find a mechanism that would decrease the vacuum value <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si322.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>246</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> by factor 1.8 already at temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si318.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Allowing three powers of <ce:italic>v</ce:italic> to cancel by using the Higgs minimal coupling formula for electron mass we need to change <ce:italic>v</ce:italic> by an order of magnitude near to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si318.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. This appears impossible.</ce:para></ce:list-item></ce:list> While ideas justifying strong variation of <ce:italic>η</ce:italic> can be developed as two of the above three cases argue, a model for temperature or time dependence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> seems at this time without a theoretical anchor point, mainly so since we do not have a valid grand unified theoretical framework in which the electro-weak mixing or equivalently the masses <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si323.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> would be anchored.</ce:para><ce:para id="pr1050"><ce:bold>To conclude:</ce:bold> The explanation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si324.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>3.05</mml:mn></mml:math> in terms of variation of natural constants that we have presented comprises speculative and beyond the standard model ideas akin, in this aspect, to the alternative explanation based on new dark ‘radiation’ particles. In order to achieve an increase in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> the change in natural constants must cause, through a delay in neutrino freeze-out, a greater participation of neutrinos in reheating during <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> annihilation. We believe that the study here presented shows a viable mechanism capable of influencing <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and thus merits further investigation. In particular, reconciliation with the following BBN epoch will help to estimate limits on variation in the early Universe of the two fundamental parameters controlling <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>: <ce:italic>η</ce:italic> (see Eq. <ce:cross-ref refid="fm0030" id="crf1510">(3)</ce:cross-ref>) and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, the latter parameter in principle remaining unconstrained by BBN and could freely evolve as long as it reaches the present day measured value.</ce:para></ce:section></ce:section></ce:sections><ce:acknowledgment id="ac0010"><ce:section-title id="st0220">Acknowledgements</ce:section-title><ce:para id="pr1060">This work has been supported by a grant from the <ce:grant-sponsor id="gsp0010" sponsor-id="http://dx.doi.org/10.13039/100000015">U.S. Department of Energy</ce:grant-sponsor>, <ce:grant-number refid="gsp0010">DE-FG02-04ER41318</ce:grant-number> and was conducted with <ce:grant-sponsor id="gsp22">Government support</ce:grant-sponsor> under and awarded by <ce:grant-sponsor id="gsp21" sponsor-id="http://dx.doi.org/10.13039/100000181">DoD, Air Force Office of Scientific Research, National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship</ce:grant-sponsor>, <ce:grant-number refid="gsp21">32 CFR 168a</ce:grant-number>.</ce:para></ce:acknowledgment><ce:appendices><ce:section id="se0210"><ce:label>Appendix A</ce:label><ce:section-title id="st0230">Inducing volume forms on submanifolds</ce:section-title><ce:para id="pr1070">Given a Riemannian manifold <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si325.gif"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> with volume form <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si326.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and a hypersurface <ce:italic>S</ce:italic>, the standard Riemannian hypersurface area form, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si327.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is defined on <ce:italic>S</ce:italic> as the volume form of the pullback metric tensor on <ce:italic>S</ce:italic>. Equivalently, it can be computed as<ce:display><ce:formula id="fm0860"><ce:label>(A.1)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si328.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> where <ce:italic>v</ce:italic> is a unit normal vector to <ce:italic>S</ce:italic> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si329.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> denotes interior product (i.e. contraction) of the antisymmetric tensor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si326.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> with the vector <ce:italic>v</ce:italic>.</ce:para><ce:para id="pr1080">We take a moment to describe the properties of the interior product that are relevant for our purposes. The interior product, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si330.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>ω</mml:mi></mml:math>, is linear in both the vector <ce:italic>X</ce:italic> and the form <ce:italic>ω</ce:italic> and for a one form (i.e. dual vector) <ce:italic>τ</ce:italic>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si331.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>τ</mml:mi></mml:math> is just the usual contraction of a vector and dual vector. On higher degree forms the interior product is characterized by the relation<ce:display><ce:formula id="fm0870"><ce:label>(A.2)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si332.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ω</mml:mi><mml:mo>∧</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>ω</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∧</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ω</mml:mi><mml:mo>∧</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <ce:italic>ω</ce:italic> is a <ce:italic>k</ce:italic>-form and <ce:italic>τ</ce:italic> is an <ce:italic>l</ce:italic>-form. In particular in a coordinate system <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si333.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, contracting the coordinate volume element with a coordinate vector <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si334.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is straightforward<ce:display><ce:formula id="fm0880"><ce:label>(A.3)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si335.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> where we omit the wedge product signs. In the following we will only be concerned with the results up to sign (i.e. with the density defined by a volume form). Iterated contractions with the vectors <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si336.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> will be denoted by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si337.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. As we are only concerned with the result up to sign, the order in which we contract is irrelevant.</ce:para><ce:para id="pr1090">The Riemannian method of inducing volume measures extends to submanifolds of codimension greater than one as well as to semi-Riemannian manifolds, as long as the metric restricted to the submanifold is non-degenerate, by contracting with an orthonormal basis for the normal vectors. However, there are many situations where one would like to define a natural volume form on a submanifold that is induced by a volume form in the ambient space, but where the above method is inapplicable, such as defining a natural volume form on the light cone or other more complicated degenerate submanifolds in relativity. In this appendix, we will describe a method for inducing volume forms on regular level sets of a function that is applicable in cases where there is no metric structure and show its relation to more widely used semi-Riemannian case.</ce:para><ce:para id="pr1100">Let <ce:italic>M</ce:italic>, <ce:italic>N</ce:italic> be smooth manifolds, <ce:italic>c</ce:italic> be a regular value of a smooth function <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si338.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si339.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si340.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> be volume forms on <ce:italic>M</ce:italic> and <ce:italic>N</ce:italic> respectively. Using this data, we will be able to induce a natural volume form on the level set <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. The absence of a metric on <ce:italic>M</ce:italic> is made up for by the additional information that the function <ce:italic>F</ce:italic> and volume form <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si340.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> on <ce:italic>N</ce:italic> provide. The following theorem makes our definition precises and proves the existence and uniqueness of the induced volume form.</ce:para><ce:para id="pr1110"><ce:enunciation id="en0010"><ce:label>Theorem 1</ce:label><ce:para id="pr1120"><ce:italic>Let M, N be m (resp. n)-dimensional smooth manifolds with volume forms</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si339.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> <ce:italic>(resp.</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si340.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math><ce:italic>). Let</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si338.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math> <ce:italic>be smooth and c be a regular value. Then there is a unique volume form ω (also denoted</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si345.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math><ce:italic>) on</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> <ce:italic>such that</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si347.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> <ce:italic>whenever</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si348.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> <ce:italic>are such that</ce:italic><ce:display><ce:formula id="fm0890"><ce:label>(A.4)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si349.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> <ce:italic>We call ω the <ce:bold>volume form induced by</ce:bold></ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si350.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><ce:italic>.</ce:italic></ce:para></ce:enunciation> <ce:enunciation id="en0020"><ce:label>Proof</ce:label><ce:para id="pr1130"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si351.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is onto <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si352.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>N</mml:mi></mml:math> for any <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si353.gif"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Hence there exists <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si354.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>⊂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> such that<ce:display><ce:formula id="fm0900"><ce:label>(A.5)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si349.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> In particular, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si356.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is a basis for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si352.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>. Define <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si357.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. This is obviously a nonzero <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si358.gif"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:math> form on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si359.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> for each <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si353.gif"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. We must show that this definition is independent of the choice of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si360.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and the result is smooth.</ce:para><ce:para id="pr1140">Suppose <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si356.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si361.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> both satisfy Eq. <ce:cross-ref refid="fm0890" id="crf1520">(A.4)</ce:cross-ref>. Then <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si362.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si363.gif"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SL</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Therefore <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si364.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">ker</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. This implies<ce:display><ce:formula id="fm0910"><ce:label>(A.6)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si365.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></ce:formula></ce:display> since the terms involving <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si366.gif"><mml:mi mathvariant="normal">ker</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math> will vanish on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si367.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">ker</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Therefore<ce:display><ce:formula id="fm0920"><ce:label>(A.7)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si368.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0930"><ce:label>(A.8)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si369.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0940"><ce:label>(A.9)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si370.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm0950"><ce:label>(A.10)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si371.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mphantom><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This proves that <ce:italic>ω</ce:italic> is independent of the choice of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si360.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. If we can show <ce:italic>ω</ce:italic> is smooth then we are done. We will do better than this by proving that for any <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si348.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> the following holds<ce:display><ce:formula id="fm0960"><ce:label>(A.11)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si373.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> To see this, take <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si374.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> satisfying Eq. <ce:cross-ref refid="fm0890" id="crf1530">(A.4)</ce:cross-ref>. Then <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si362.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. This determinant can be computed from<ce:display><ce:formula id="fm0970"><ce:label>(A.12)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si375.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Therefore, the same computation as Eq. <ce:cross-ref refid="fm0920" id="crf1540">(A.7)</ce:cross-ref> gives<ce:display><ce:formula id="fm0980"><ce:label>(A.13)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si376.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> as desired. To prove that <ce:italic>ω</ce:italic> is smooth, take a smooth basis of vector fields <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si377.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> in a neighborhood of <ce:italic>x</ce:italic>. After relabeling, we can assume <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si378.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> are linearly independent at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si379.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> and hence, by continuity, they are linearly independent at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si380.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> for all <ce:italic>y</ce:italic> in some neighborhood of <ce:italic>x</ce:italic>. In that neighborhood, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si381.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> is non-vanishing and therefore<ce:display><ce:formula id="fm0990"><ce:label>(A.14)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si382.gif"><mml:mi>ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display> which is smooth.  □</ce:para></ce:enunciation></ce:para><ce:para id="pr1150"><ce:enunciation id="en0030"><ce:label>Corollary 1</ce:label><ce:para id="pr1160"><ce:italic>For any</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si348.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> <ce:italic>the following holds</ce:italic><ce:display><ce:formula id="fm1000"><ce:label>(A.15)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si373.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para></ce:enunciation></ce:para><ce:para id="pr1170"><ce:enunciation id="en0040"><ce:label>Corollary 2</ce:label><ce:para id="pr1180"><ce:italic>If</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si384.gif"><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math> <ce:italic>is smooth and c is a regular value then by equipping</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si385.gif"><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math> <ce:italic>with its canonical volume form we have</ce:italic><ce:display><ce:formula id="fm1010"><ce:label>(A.16)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si386.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></ce:formula></ce:display> <ce:italic>where</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si387.gif"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> <ce:italic>is any vector satisfying</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si388.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math><ce:italic>.</ce:italic></ce:para></ce:enunciation></ce:para><ce:para id="pr1190">A coarea formula can be proved for the induced volume forms. <ce:enunciation id="en0050"><ce:label>Theorem 2</ce:label><ce:section-title id="st0240">Coarea formula</ce:section-title><ce:para id="pr1200"><ce:italic>Let M be a smooth manifold with volume form</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si339.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math><ce:italic>, N a smooth manifold with volume form</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si340.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> <ce:italic>and</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si338.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math> <ce:italic>be a smooth map. If</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si351.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math> <ce:italic>is surjective at a.e.</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si390.gif"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> <ce:italic>then for</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si391.gif"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∪</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><ce:display><ce:formula id="fm1020"><ce:label>(A.17)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si392.gif"><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:munder><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> <ce:italic>where</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si393.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> <ce:italic>is the volume form induced on</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si394.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> <ce:italic>as in</ce:italic> <ce:cross-ref refid="en0010" id="crf1550"><ce:italic>Theorem 1</ce:italic></ce:cross-ref><ce:italic>.</ce:italic></ce:para></ce:enunciation></ce:para><ce:para id="pr1210">The induced measure defined above allows for a coordinate independent definition of a delta function supported on a regular level set. Such an object is of great use in performing calculations in relativistic phase space in a coordinate independent manner. <ce:enunciation id="en0060"><ce:label>Definition 1</ce:label><ce:para id="pr1220">Motivated by the coarea formula, we define the composition of the <ce:bold>Dirac delta function</ce:bold> supported on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si395.gif"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math> with a smooth map <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si338.gif"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math> such that <ce:italic>c</ce:italic> is a regular value of <ce:italic>F</ce:italic> by<ce:display><ce:formula id="fm1030"><ce:label>(A.18)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si396.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. For <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si397.gif"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> we will write<ce:display><ce:formula id="fm1040"><ce:label>(A.19)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si398.gif"><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> in place of<ce:display><ce:formula id="fm1050"><ce:label>(A.20)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si399.gif"><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para></ce:enunciation></ce:para><ce:para id="pr1230">It is useful to translate the induced volume element into a form that is more readily applicable to computations in coordinates. Choose arbitrary coordinates <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si400.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> on <ce:italic>N</ce:italic> and write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si401.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Choose coordinates <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si333.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> on <ce:italic>M</ce:italic> such that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> is the coordinate slice<ce:display><ce:formula id="fm1060"><ce:label>(A.21)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si402.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">{</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></ce:formula></ce:display> and write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si403.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. The coordinate vector fields <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si334.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are transverse to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> and so<ce:display><ce:formula id="fm1070"><ce:label>(A.22)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si405.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> and<ce:display><ce:formula id="fm1080"><ce:label>(A.23)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si406.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Therefore we obtain<ce:display><ce:formula id="fm1090"><ce:label>(A.24)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si407.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr1240">Using Eq. <ce:cross-ref refid="fm1090" id="crf1560">(A.24)</ce:cross-ref>, along with the coordinates described there, we can (at least locally) write the integral with respect to the delta function in the more readily usable form<ce:display><ce:formula id="fm1100"><ce:label>(A.25)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si408.gif"><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The absolute value comes from the fact that we use <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si409.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math> to define the orientation on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si341.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0220"><ce:label>Appendix B</ce:label><ce:section-title id="st0250">Electron and neutrino collision integrals</ce:section-title><ce:section id="se0230"><ce:label>B.1</ce:label><ce:section-title id="st0260"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si410.gif"><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:math></ce:section-title><ce:para id="pr1250">Using Eq. <ce:cross-ref refid="fm0340" id="crf1570">(31)</ce:cross-ref>, the matrix elements for neutrino–neutrino scattering can be simplified to<ce:display><ce:formula id="fm1110"><ce:label>(B.1)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si411.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> where the coefficient <ce:italic>C</ce:italic> is given in <ce:cross-ref refid="tl0040" id="crf1580">Table B.4</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="tl0040"/>.</ce:para><ce:para id="pr1260">For simplicity, in <ce:cross-ref refid="se0220" id="crf0370">Appendix B</ce:cross-ref> we will denote <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si181.gif"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math> by <ce:italic>p</ce:italic>, not to be confused with the 4-vector defined in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0410" id="crf0390">(38)</ce:cross-ref>. From Eq. <ce:cross-ref refid="fm1110" id="crf0400">(B.1)</ce:cross-ref> we obtain<ce:display><ce:formula id="fm1120"><ce:label>(B.2)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si414.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>256</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Therefore, as we claimed above, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si415.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> can be written in a form that requires the numerical evaluation of only three iterated integrals, but not quite as a three dimensional integral. If we want to emphasize the role of <ce:italic>C</ce:italic> then we write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si416.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Note that if one scales <ce:italic>p</ce:italic> and <ce:italic>s</ce:italic> by the appropriate powers of <ce:italic>T</ce:italic> in order to convert to dimensionless variables, one obtains a prefactor of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si417.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0240"><ce:label>B.2</ce:label><ce:section-title id="st0270"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si418.gif"><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math></ce:section-title><ce:para id="pr1270">Using Eq. <ce:cross-ref refid="fm0340" id="crf1590">(31)</ce:cross-ref>, the matrix elements for neutrino anti-neutrino scattering can be simplified to<ce:display><ce:formula id="fm1130"><ce:label>(B.3)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si419.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> where the coefficient <ce:italic>C</ce:italic> is given in <ce:cross-ref refid="tl0050" id="crf1600">Table B.5</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="tl0050"/>.</ce:para><ce:para id="pr1280">Using this we find<ce:display><ce:formula id="fm1140"><ce:label>(B.4)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si422.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="0.2em"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1150"><ce:label>(B.5)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si423.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2048</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Again, by converting to dimensionless variables we see that this scales with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si417.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. If we want to emphasize the role of <ce:italic>C</ce:italic> then we write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si424.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Note that due to the polynomial form of the matrix element integral, the double integral in brackets breaks into a linear combination of products of one dimensional integrals, meaning that the nesting of integrals is only three deep.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0250"><ce:label>B.3</ce:label><ce:section-title id="st0280"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si425.gif"><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:section-title><ce:para id="pr1290">Using Eq. <ce:cross-ref refid="fm0340" id="crf1610">(31)</ce:cross-ref>, the matrix elements for neutrino–anti-neutrino annihilation into <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> can be simplified to<ce:display><ce:formula id="fm1160"><ce:label>(B.6)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si426.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> where the coefficients <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si427.gif"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:math> are given in <ce:cross-ref refid="tl0060" id="crf1620">Table B.6</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="tl0060"/>.</ce:para><ce:para id="pr1300">The integral of each of these terms is<ce:display><ce:formula id="fm1170"><ce:label>(B.7)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si433.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1180"><ce:label>(B.8)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si434.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1190"><ce:label>(B.9)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si435.gif"><mml:mphantom><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mphantom><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1200"><ce:label>(B.10)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si436.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Therefore<ce:display><ce:formula id="fm1210"><ce:label>(B.11)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si437.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">[</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1220"><ce:label>(B.12)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si438.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>128</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> By scaling <ce:italic>s</ce:italic>, <ce:italic>p</ce:italic>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> by the appropriate powers of <ce:italic>T</ce:italic> we again obtain a prefactor of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si417.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. If we want to emphasize the role of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si427.gif"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:math> then we write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si439.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Note that this expression is linear in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si440.gif"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Also note that, under the assumptions that the distributions of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si441.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si442.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> are the same (i.e. ignoring the small matter–anti-matter asymmetry), the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si443.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> terms that contain the product of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> distributions are even functions. Hence the term involving the integral of <ce:italic>yz</ce:italic> vanishes by antisymmetry.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0260"><ce:label>B.4</ce:label><ce:section-title id="st0290"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si444.gif"><mml:mi>ν</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:section-title><ce:para id="pr1310">Using Eq. <ce:cross-ref refid="fm0340" id="crf1630">(31)</ce:cross-ref>, the matrix elements for neutrino <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> scattering can be simplified to<ce:display><ce:formula id="fm1230"><ce:label>(B.13)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si445.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></ce:formula></ce:display> where the coefficients <ce:italic>A</ce:italic>, <ce:italic>B</ce:italic>, <ce:italic>C</ce:italic> are given in <ce:cross-ref refid="tl0070" id="crf1640">Table B.7</ce:cross-ref><ce:float-anchor refid="tl0070"/>.</ce:para><ce:para id="pr1320">The integral of each of these terms is<ce:display><ce:formula id="fm1240"><ce:label>(B.14)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si448.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1250"><ce:label>(B.15)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si449.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1270"><ce:label>(B.16)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si450.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Therefore we have<ce:display><ce:formula id="fm1280"><ce:label>(B.17)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si451.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mfrac><mml:mi>π</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> and<ce:display><ce:formula id="fm1290"><ce:label>(B.18)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si452.gif"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>p</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1300"><ce:label>(B.19)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si453.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>128</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> As above, after scaling <ce:italic>s</ce:italic>, <ce:italic>p</ce:italic>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> by the appropriate powers of <ce:italic>T</ce:italic> we obtain a prefactor of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si417.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. If we want to emphasize the role of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si427.gif"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:math> then we write <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si454.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. Note that this expression is also linear in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si440.gif"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0270"><ce:label>B.5</ce:label><ce:section-title id="st0300">Total collision integral</ce:section-title><ce:para id="pr1330">We now give the total collision integrals for neutrinos. In the following, we indicate which distributions are used in each of the four types of scattering integrals discussed above by using the appropriate subscripts. For example, to compute <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si455.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we set <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si456.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si457.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si458.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si459.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si460.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in the expression for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si461.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:math> from Appendix <ce:cross-ref refid="se0250" id="crf1650">B.3</ce:cross-ref> and then, to include the reverse direction of the process, we must <ce:italic>s</ce:italic>ubtract the analogous expression whose only difference is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si462.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si463.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. With this notation the collision integral for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si257.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is<ce:display><ce:formula id="fm1310"><ce:label>(B.20)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si464.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr1340">Symmetry among the interactions implies that the distributions of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si267.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are equal. We also neglect the extremely small matter–anti-matter asymmetry and so we take the distribution of each particle to be equal to that of the corresponding antiparticle. Therefore there are only three independent distributions, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si466.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si467.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si468.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and so we can combine some of the terms in Eq. <ce:cross-ref refid="fm1310" id="crf1660">(B.20)</ce:cross-ref> to obtain<ce:display><ce:formula id="fm1320"><ce:label>(B.21)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si469.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>64</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>256</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Introducing one more piece of notation, we use a subscript <ce:italic>k</ce:italic> to denote the orthogonal polynomial basis element that multiplies <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si470.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> or <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si471.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> in the inner product. The inner product of the <ce:italic>k</ce:italic>th basis element with the total scattering operator for electron neutrinos is therefore<ce:display><ce:formula id="fm1330"><ce:label>(B.22)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si472.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Under these same assumptions and conventions, the total collision integral for the combined <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si267.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> distribution (which we label <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si266.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>) is<ce:display><ce:formula id="fm1340"><ce:label>(B.23)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si473.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>64</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>256</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1350"><ce:label>(B.24)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si474.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para></ce:section><ce:section id="se0280"><ce:label>B.6</ce:label><ce:section-title id="st0310">Conservation laws and scattering integrals</ce:section-title><ce:para id="pr1350">For some processes, some of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si153.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>'s vanish exactly. As we now show, this is an expression of various conservation laws. First consider processes in which <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si475.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si476.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, such as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si126.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ν</mml:mi></mml:math>. Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si478.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si479.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we have <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si480.gif"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si481.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. The scattering terms are all two dimensional integrals of some function of <ce:italic>s</ce:italic> and <ce:italic>p</ce:italic> multiplied by<ce:display><ce:formula id="fm1360"><ce:label>(B.25)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si482.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1370"><ce:label>(B.26)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si483.gif"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo></mml:mphantom><mml:mo>−</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1380"><ce:label>(B.27)</ce:label><ce:formula id="fm1390"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si484.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm1400"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si485.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> For <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si486.gif"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si487.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is constant. After factoring it out of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si488.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, the result is obviously zero and so <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si489.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr1360">We further specialize to a distribution scattering from itself, i.e. <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si490.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si491.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si492.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> we have <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si493.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> and<ce:display><ce:formula id="fm1410"><ce:label>(B.28)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si494.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> By the above, we know that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si489.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>. <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si495.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> appears in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si496.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in the form <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si497.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, a degree one polynomial in <ce:italic>z</ce:italic>. Therefore <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si498.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is a sum of two terms, one which comes from the degree zero part and one from the degree one part. The former is zero, again by the above reasoning. Therefore, to show that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si499.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> we need only show <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si500.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>, except with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si497.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> replaced by <ce:italic>z</ce:italic>. Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si501.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, changing variables <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si502.gif"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si503.gif"><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:math> in the following shows that this term is equal to its own negative, and hence is zero<ce:display><ce:formula id="fm1420"><ce:label>(B.29)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si504.gif"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1430"><ce:label>(B.30)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si505.gif"><mml:mphantom><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover></mml:mphantom><mml:mo>−</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">[</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">(</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="6.6ex" minsize="6.6ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> We note that the corresponding scattering integrals do not vanish for the chemical equilibrium spectral method employed in <ce:cross-refs refid="br0170 br0180" id="crs0130">[17,18]</ce:cross-refs>. This is another advantage of the method outlined in Section <ce:cross-ref refid="se0070" id="crf1670">3.1</ce:cross-ref>. Further differences are discussed in Section <ce:cross-ref refid="se0190" id="crf1680">6.1</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr1370">Finally, we point out how the vanishing of these inner products is a reflection of certain conservation laws. From Eq. <ce:cross-ref refid="fm0100" id="crf1690">(7)</ce:cross-ref>, Eq. <ce:cross-ref refid="fm0290" id="crf1700">(26)</ce:cross-ref>, and the fact that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si506.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> span the space of polynomials of degree ≤1, we have the following expressions for the change in number density and energy density of a massless particle<ce:display><ce:formula id="fm1440"><ce:label>(B.31)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si507.gif"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1450"><ce:label>(B.32)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si508.gif"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></ce:formula></ce:display> for some <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si509.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si510.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si511.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Therefore, the vanishing of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si512.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is equivalent to conservation of comoving particle number. The vanishing of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si512.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si498.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> implies <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si513.gif"><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, i.e. that the reduction in energy density is due entirely to redshift; energy is not lost from the distribution due to scattering. These findings match the situations above where we found one or both of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si489.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si499.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>. <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si512.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> vanishes for scattering processes that exchange momentum but don't change particle number. Both <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si512.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si498.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> vanished for a distribution scattering from itself and in such a process one expects that no energy is lost from the distribution by scattering, it is only redistributed among the particles corresponding to that distribution.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0290"><ce:label>Appendix C</ce:label><ce:section-title id="st0320">Temperature ratios and fugacities</ce:section-title><ce:para id="pr1380">We complement the results presented in Section <ce:cross-ref refid="se0140" id="crf1710">4.2</ce:cross-ref> with photon to neutrino temperature ratios <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si514.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and the neutrino fugacities, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si515.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, both results are shown in <ce:cross-refs refid="fg0060 fg0070" id="crs0210">Figs. C.6 and C.7</ce:cross-refs>, varying only one of the two parameters.<ce:float-anchor refid="fg0060"/><ce:float-anchor refid="fg0070"/></ce:para><ce:para id="pr1390">We further show least squares fits to all these quantities for the range <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si287.gif"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si288.gif"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math> with relative error less than <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si289.gif"><mml:mn>0.2</mml:mn><mml:mtext>%</mml:mtext></mml:math><ce:display><ce:formula id="fm1460"><ce:label>(C.1)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si518.gif"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.401</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.015</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.040</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.029</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.0065</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0040</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.017</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1470"><ce:label>(C.2)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si519.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.001</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.011</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.024</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.013</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.005</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.016</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0006</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1480"><ce:label>(C.3)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si520.gif"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.401</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.015</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.034</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.021</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.0066</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.015</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.0045</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display><ce:display><ce:formula id="fm1490"><ce:label>(C.4)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si521.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϒ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.001</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.011</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.032</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.023</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.0052</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0057</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>0.014</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where<ce:display><ce:formula id="fm1500"><ce:label>(C.5)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si522.gif"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">sin</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mi>η</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> As mentioned in Section <ce:cross-ref refid="se0120" id="crf1740">4.1</ce:cross-ref>, neutrino oscillations are neglected in these results. Presumably, incorporating this effect would lead to a closer match between the fugacities and temperature ratios of the different neutrino flavors.</ce:para></ce:section></ce:appendices></body><tail><ce:bibliography id="bl0010"><ce:section-title id="st0330">References</ce:section-title><ce:bibliography-sec id="bs0010"><ce:bib-reference id="br0010"><ce:label>[1]</ce:label><sb:reference id="bib506C616E636Bs1"><sb:contribution><sb:authors><sb:collaboration>Planck Collaboration</sb:collaboration><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Ade</ce:surname></sb:author><sb:et-al/></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1303.5076" id="inf0010">arXiv:1303.5076 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0020"><ce:label>[2]</ce:label><sb:reference id="bib557A616E3A32303130706Ds1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.-P.</ce:given-name><ce:surname>Uzan</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Varying constants, gravitation and cosmology</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Living Rev. Relativ.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>14</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2011</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>2</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1009.5514" id="inf0020">arXiv:1009.5514 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0030"><ce:label>[3]</ce:label><sb:reference id="bib4D616E67616E6F32303035s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Mangano</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Miele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Pastor</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Pinto</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Pisanti</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Serpico</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Relic neutrino decoupling including flavor oscillations</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>729</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2005</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>221</sb:first-page><sb:last-page>234</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:hep-ph/0506164" id="inf0030">arXiv:hep-ph/0506164</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0040"><ce:label>[4]</ce:label><sb:reference id="bib4D616E67616E6F3A323030366172s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Mangano</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Miele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Pastor</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Pinto</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Pisanti</ce:surname></sb:author><sb:et-al/></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Effects of non-standard neutrino–electron interactions on relic neutrino decoupling</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>756</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2006</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>100</sb:first-page><sb:last-page>116</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:hep-ph/0607267" id="inf0040">arXiv:hep-ph/0607267</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0050"><ce:label>[5]</ce:label><sb:reference id="bib42697272656C6C3A323031335F32s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Birrell</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.-T.</ce:given-name><ce:surname>Yang</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Chen</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Relic neutrinos: physically consistent treatment of effective number of neutrinos and neutrino mass</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>89</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>023008</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1212.6943" id="inf0050">arXiv:1212.6943 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0060"><ce:label>[6]</ce:label><sb:reference id="bib5765696E626572673A323031336B6561s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Weinberg</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Goldstone bosons as fractional cosmic neutrinos</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>110</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>24</sb:issue-nr><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>241301</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1305.1971" id="inf0060">arXiv:1305.1971 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0070"><ce:label>[7]</ce:label><sb:reference id="bib42697272656C6C3A32303134636F6E6E656374s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Birrell</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Connection of cosmic microwave background fluctuations to the quark–gluon hadronization temperature</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1404.6005" id="inf0070">arXiv:1404.6005 [nucl-th]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0080"><ce:label>[8]</ce:label><sb:reference id="bib616E647265s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Andreasson</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>The Einstein–Vlasov system/kinetic theory</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Living Rev. Relativ.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>14</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2011</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>4</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1106.1367" id="inf0080">arXiv:1106.1367 [gr-qc]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0090"><ce:label>[9]</ce:label><sb:reference id="bib6365726369676E616E69s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Cercignani</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Kremer</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>The Relativistic Boltzmann Equation: Theory and Applications</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:book><sb:date>2000</sb:date><sb:publisher><sb:name>Birkhäuser Verlag</sb:name><sb:location>Basel</sb:location></sb:publisher></sb:book></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0100"><ce:label>[10]</ce:label><sb:reference id="bib627275686174s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>Y.</ce:given-name><ce:surname>Choquet-Bruhat</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>General Relativity and the Einstein Equations</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:book><sb:date>2009</sb:date><sb:publisher><sb:name>Oxford University Press</sb:name><sb:location>Oxford</sb:location></sb:publisher></sb:book></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0110"><ce:label>[11]</ce:label><sb:reference id="bib65686C657273s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Ehlers</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Survey of general relativity theory</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:edited-book><sb:title><sb:maintitle>Relativity, Astrophysics and Cosmology</sb:maintitle></sb:title><sb:date>1973</sb:date><sb:publisher><sb:name>D. Reidel Publishing Company</sb:name><sb:location>Dordrecht, Holland</sb:location></sb:publisher></sb:edited-book><sb:pages><sb:first-page>1</sb:first-page><sb:last-page>125</sb:last-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0120"><ce:label>[12]</ce:label><sb:reference id="bib6B6F6C62s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Kolb</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Turner</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>The Early Universe</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:book><sb:book-series><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Frontiers in Physics</sb:maintitle></sb:title></sb:series></sb:book-series><sb:date>1994</sb:date><sb:publisher><sb:name>Westview Press</sb:name></sb:publisher></sb:book></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0130"><ce:label>[13]</ce:label><sb:reference id="bib6265726E737465696E323030346B696E65746963s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Bernstein</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Kinetic Theory in the Expanding Universe</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:book><sb:book-series><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Cambridge Monographs on Mathematical Physics</sb:maintitle></sb:title></sb:series></sb:book-series><sb:date>2004</sb:date><sb:publisher><sb:name>Cambridge University Press</sb:name></sb:publisher></sb:book></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0140"><ce:label>[14]</ce:label><sb:reference id="bib4D616473656Es1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Hannestad</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Madsen</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Neutrino decoupling in the early universe</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>52</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>Aug. 1995</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1764</sb:first-page><sb:last-page>1769</sb:last-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0150"><ce:label>[15]</ce:label><sb:reference id="bib446F6C676F765F48616E73656Es1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Dolgov</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Hansen</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.</ce:given-name><ce:surname>Semikoz</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Nonequilibrium corrections to the spectra of massless neutrinos in the early universe: addendum</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>543</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1999</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>269</sb:first-page><sb:last-page>274</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:hep-ph/9805467" id="inf0090">arXiv:hep-ph/9805467</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0160"><ce:label>[16]</ce:label><sb:reference id="bib476E6564696Es1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>N.Y.</ce:given-name><ce:surname>Gnedin</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.Y.</ce:given-name><ce:surname>Gnedin</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Cosmological neutrino background revisited</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Astrophys. J.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>509</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1998</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>11</sb:first-page><sb:last-page>15</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:astro-ph/9712199" id="inf0100">arXiv:astro-ph/9712199</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0170"><ce:label>[17]</ce:label><sb:reference id="bib4573706F7369746F32303030s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Esposito</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Miele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Pastor</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Peloso</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Pisanti</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Nonequilibrium spectra of degenerate relic neutrinos</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>590</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2000</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>539</sb:first-page><sb:last-page>561</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:astro-ph/0005573" id="inf0110">arXiv:astro-ph/0005573</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0180"><ce:label>[18]</ce:label><sb:reference id="bib4D616E67616E6F32303032s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Mangano</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Miele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Pastor</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Peloso</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>A precision calculation of the effective number of cosmological neutrinos</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>534</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2002</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>8</sb:first-page><sb:last-page>16</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:astro-ph/0111408" id="inf0120">arXiv:astro-ph/0111408</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0190"><ce:label>[19]</ce:label><sb:reference id="bib6E755F746F646179s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Birrell</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Spectra and drag force of free-streaming massive relic neutrinos</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1402.3409" id="inf0130">arXiv:1402.3409 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0200"><ce:label>[20]</ce:label><sb:reference id="bib43616C6D65743A323030326A7As1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>X.</ce:given-name><ce:surname>Calmet</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Fritzsch</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Grand unification and time variation of the gauge couplings</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:edited-book><sb:editors><sb:editor><ce:given-name>C.G.P.</ce:given-name><ce:surname>Nath</ce:surname></sb:editor><sb:editor><ce:given-name>P.M.</ce:given-name><ce:surname>Zerwas</ce:surname></sb:editor></sb:editors><sb:title><sb:maintitle>10th International Conference on Supersymmetry and Unification of Fundamental Interactions (SUSY02)</sb:maintitle></sb:title><sb:conference>SUSY</sb:conference><sb:date>2002</sb:date><sb:publisher><sb:name>DESY</sb:name></sb:publisher></sb:edited-book><sb:pages><sb:first-page>1301</sb:first-page><sb:last-page>1306</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:hep-ph/0211421" id="inf0140">arXiv:hep-ph/0211421</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0210"><ce:label>[21]</ce:label><sb:reference id="bib426162753A323031336A6261s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Babu</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Kearns</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>U.</ce:given-name><ce:surname>Al-Binni</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Banerjee</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.</ce:given-name><ce:surname>Baxter</ce:surname></sb:author><sb:et-al/></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Working group report: baryon number violation</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1311.5285" id="inf0150">arXiv:1311.5285 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0220"><ce:label>[22]</ce:label><sb:reference id="bib42697272656C6C5F6F7274686F706F6C79s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Birrell</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Wilkening</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Boltzmann equation solver adapted to emergent chemical non-equilibrium</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Comput. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>281</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2015</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>896</sb:first-page><sb:last-page>916</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1403.2019" id="inf0160">arXiv:1403.2019 [math.NA]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0230"><ce:label>[23]</ce:label><sb:reference id="bib6C657465737369657232303032686164726F6E73s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Letessier</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Rafelski</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Hadrons and Quark–Gluon Plasma</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:book><sb:book-series><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Cambridge Monographs on Particle Physics, Nuclear Physics and Cosmology</sb:maintitle></sb:title></sb:series></sb:book-series><sb:date>2002</sb:date><sb:publisher><sb:name>Cambridge University Press</sb:name></sb:publisher></sb:book></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0240"><ce:label>[24]</ce:label><sb:reference id="bib626F6573676161726431393835626967s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.M.</ce:given-name><ce:surname>Boesgaard</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Steigman</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Big bang nucleosynthesis – theories and observations</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Annu. Rev. Astron. Astrophys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>23</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1985</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>319</sb:first-page><sb:last-page>378</sb:last-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0250"><ce:label>[25]</ce:label><sb:reference id="bib7479746C657232303030726576696577s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>D.</ce:given-name><ce:surname>Tytler</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.M.</ce:given-name><ce:surname>O'Meara</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>N.</ce:given-name><ce:surname>Suzuki</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.</ce:given-name><ce:surname>Lubin</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Review of big bang nucleosynthesis and primordial abundances</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Scr.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>2000</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>T85</sb:issue-nr><sb:date>2000</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>12</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0260"><ce:label>[26]</ce:label><sb:reference id="bib6275726C657332303031626967s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Burles</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.M.</ce:given-name><ce:surname>Nollett</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.S.</ce:given-name><ce:surname>Turner</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Big bang nucleosynthesis predictions for precision cosmology</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Astrophys. J. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>552</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>1</sb:issue-nr><sb:date>2001</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>L1</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0270"><ce:label>[27]</ce:label><sb:reference id="bib6669656C647332303034626967s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>B.</ce:given-name><ce:surname>Fields</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Sarkar</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Big Bang nucleosynthesis</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:edited-book><sb:title><sb:maintitle>The Review of Particle Properties</sb:maintitle></sb:title><sb:date>2004</sb:date></sb:edited-book></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:astro-ph/0406663" id="inf0170">arXiv:astro-ph/0406663</ce:inter-ref><sb:date>2004</sb:date></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0280"><ce:label>[28]</ce:label><sb:reference id="bib496F63636F3A323030387661s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>F.</ce:given-name><ce:surname>Iocco</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Mangano</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Miele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Pisanti</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.D.</ce:given-name><ce:surname>Serpico</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Primordial nucleosynthesis: from precision cosmology to fundamental physics</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rep.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>472</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>16</sb:issue-nr><sb:date>2009</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1</sb:first-page><sb:last-page>76</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:0809.0631" id="inf0180">arXiv:0809.0631 [astro-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0290"><ce:label>[29]</ce:label><sb:reference id="bib506F7370656C6F763A32303130686As1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Pospelov</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Pradler</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Big Bang nucleosynthesis as a probe of new physics</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Annu. Rev. Nucl. Part. Sci.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>60</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2010</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>539</sb:first-page><sb:last-page>568</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1011.1054" id="inf0190">arXiv:1011.1054 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0300"><ce:label>[30]</ce:label><sb:reference id="bib436F633A323030367378s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Coc</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>N.J.</ce:given-name><ce:surname>Nunes</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.A.</ce:given-name><ce:surname>Olive</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.-P.</ce:given-name><ce:surname>Uzan</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Vangioni</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Coupled variations of fundamental couplings and primordial nucleosynthesis</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>76</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2007</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>023511</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:astro-ph/0610733" id="inf0200">arXiv:astro-ph/0610733</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0310"><ce:label>[31]</ce:label><sb:reference id="bib506879735265764C6574742E39322E313731333031s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.J.</ce:given-name><ce:surname>Copi</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.N.</ce:given-name><ce:surname>Davis</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>L.M.</ce:given-name><ce:surname>Krauss</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>New nucleosynthesis constraint on the variation of <ce:italic>g</ce:italic></sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>92</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>Apr. 2004</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>171301</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0320"><ce:label>[32]</ce:label><sb:reference id="bib3230313141524E50532E2E36312E2E2E343746s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>B.D.</ce:given-name><ce:surname>Fields</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>The primordial lithium problem</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Annu. Rev. Nucl. Part. Sci.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>61</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>Nov. 2011</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>47</sb:first-page><sb:last-page>68</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1203.3551" id="inf0210">arXiv:1203.3551 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0330"><ce:label>[33]</ce:label><sb:reference id="bib63796275727432303038757064617465s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.H.</ce:given-name><ce:surname>Cyburt</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>B.D.</ce:given-name><ce:surname>Fields</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.A.</ce:given-name><ce:surname>Olive</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>An update on the big bang nucleosynthesis prediction for <ce:sup loc="pre">7</ce:sup>Li: the problem worsens</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>2008</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>11</sb:issue-nr><sb:date>2008</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>012</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0340"><ce:label>[34]</ce:label><sb:reference id="bib50687973526576442E39302E303835303138s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Coc</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Pospelov</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.-P.</ce:given-name><ce:surname>Uzan</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Vangioni</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Modified big bang nucleosynthesis with nonstandard neutron sources</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>90</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>Oct. 2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>085018</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0350"><ce:label>[35]</ce:label><sb:reference id="bib416E63686F72646F7175693A323031316E68s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.A.</ce:given-name><ce:surname>Anchordoqui</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Goldberg</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Neutrino cosmology after WMAP 7-year data and LHC first Z′ bounds</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>108</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>081805</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1111.7264" id="inf0220">arXiv:1111.7264 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0360"><ce:label>[36]</ce:label><sb:reference id="bib416E63686F72646F7175693A323031327175s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.A.</ce:given-name><ce:surname>Anchordoqui</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Goldberg</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Steigman</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Right-handed neutrinos as the dark radiation: status and forecasts for the LHC</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>718</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1162</sb:first-page><sb:last-page>1165</sb:last-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1211.0186" id="inf0230">arXiv:1211.0186 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0370"><ce:label>[37]</ce:label><sb:reference id="bib426C656E6E6F773A323031326465s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Blennow</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Fernandez-Martinez</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Mena</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Redondo</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Serra</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Asymmetric dark matter and dark radiation</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1207</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>022</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1203.5803" id="inf0240">arXiv:1203.5803 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0380"><ce:label>[38]</ce:label><sb:reference id="bib53746569676D616E3A32303133797561s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Steigman</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Equivalent neutrinos, light WIMPs, and the chimera of dark radiation</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>87</sb:volume-nr></sb:series><sb:issue-nr>10</sb:issue-nr><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>103517</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1303.0049" id="inf0250">arXiv:1303.0049 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0390"><ce:label>[39]</ce:label><sb:reference id="bib527563686179736B69793A323031327369s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Ruchayskiy</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Ivashko</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Restrictions on the lifetime of sterile neutrinos from primordial nucleosynthesis</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1210</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>014</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1202.2841" id="inf0260">arXiv:1202.2841 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0400"><ce:label>[40]</ce:label><sb:reference id="bib73746569676D616E323031326E65757472696E6F73s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Steigman</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Neutrinos and big bang nucleosynthesis</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Adv. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>2012</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0410"><ce:label>[41]</ce:label><sb:reference id="bib4162617A616A69616E3A323031327973s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Abazajian</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Acero</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Agarwalla</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Aguilar-Arevalo</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Albright</ce:surname></sb:author><sb:et-al/></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Light sterile neutrinos: a white paper</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1204.5379" id="inf0270">arXiv:1204.5379 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0420"><ce:label>[42]</ce:label><sb:reference id="bib57696C6B656E696E67s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Wilkening</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Cerfon</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Landreman</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>Projected dynamics of kinetic equations with energy diffusion in spaces of orthogonal polynomials</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1402.2971" id="inf0280">arXiv:1402.2971 [math.NA]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0430"><ce:label>[43]</ce:label><sb:reference id="bib57696C6B656E696E6732s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Wilkening</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Cerfon</ce:surname></sb:author></sb:authors><sb:title><sb:maintitle>A spectral transform method for continuum kinetic diffusion equations in velocity space</sb:maintitle></sb:title></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1310.5074" id="inf0290">arXiv:1310.5074 [math.CA]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference></ce:bibliography-sec></ce:bibliography></tail></article>