Determining scalar field potential in power-law cosmology with observational data
在幂律宇宙学中，我们确定了存在正压理想流体的FLRW宇宙中正则标量场的势函数。此处使用组合的WMAP 5 +BAO+SN数据集和WMAP 5数据集来确定潜力的值。这些数据表明宇宙是稍微封闭的。如果宇宙是封闭的，幂律宇宙学的指数是$q = 1.01$（WMAP 5数据集）和$q=0.985$（组合数据集）。$a_0$（闭合几何）的下限为WMAP 5数据集的$5.1\E{26}$和组合数据集的$9.85\E{26}$。幂律项对曲率项和正压密度项的支配作用的特征在于位势曲线的拐点。这发生在两个数据集的宇宙年龄都是5.3 Gyr的时候。
2011-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Catch-Me-If-You-Can: The Overshoot Problem and the Weak/Inflation Hierarchy
我们在后暴胀弦宇宙学（特别是LVS）的背景下研究过冲问题。LVS宇宙学的特点是，随着体积模量沿着指数斜率向最终的最小值滚动，能量密度按$m_s^4$的比例缩放，有一个很长的活化期。这卷承认吸引子跟踪器的解决方案，如果这些被定位的过冲问题得到解决。我们表明，提供一个足够大的层次之间存在的通货膨胀规模和弱规模，这将总是发生在LVS作为初始种子辐射增长到跟踪器的解决方案。因此，在包含弱等级的稳定真空中结束的一致性要求偏好于高暴胀尺度--如果人们喜欢的话，这是大暴胀/弱等级的人择论证。我们讨论了各种起源，普遍的和模型相关的初始种子辐射（或物质）。一个特别有趣的例子是由膜膨胀产生的基本弦网络--这可能导致宇宙能量密度主要由引力波组成的早期时代，而LVS基本弦网络则存在于现在的宇宙中。
2022-12-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Detecting the Neutrinos Mass Hierarchy from Cosmological Data
我们提出了一个新的参数化测量中微子质量等级，即$Δ=(m_3-m_1)/(m_1+m_3)$，它是无量纲的，并在范围$[-1,1]$变化。考虑到中微子振荡实验的结果，$Δ$是确定所有中微子质量的唯一参数，$Δ$的正（负）号表示正常（倒置）质量等级。采用现有的宇宙观测资料，我们发现正常质量等级略受青睐，在$95\%$置信水平下，最轻中微子的质量在正常质量等级下小于$0.030$ eV，在反向质量等级下小于$0.024$ eV.
2016-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Complementarity of Neutrinoless Double Beta Decay and Cosmology
无中微子双β衰变实验限制了中微子参数的一种组合，而宇宙测量则限制了另一种组合。这种互补性开启了一系列令人兴奋的可能性。如果中微子是马约拉纳粒子，并且中微子质量遵循倒置的层次结构，那么即将进行的两组实验都将检测到信号。结合的约束不仅将确定中微子的质量，而且还将约束马约拉纳相之一。如果这个层次是正常的，那么下一代的实验不太可能探测到β衰变，但是宇宙巡天可以限制质量的总和相对较重，从而产生一个无中微子双β衰变率的下限，因此是下一代β衰变实验的论据。在这种情况下，相位的组合也将受到约束。
2014-03-20 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Impacts of gravitational-wave standard siren observation of the Einstein Telescope on weighing neutrinos in cosmology
研究了爱因斯坦望远镜（ET）的引力波（GW）标准观测对中微子总质量的约束作用。我们模拟了1000 GW的事件，将观察到的ET在其10年的观察，以标准的$Λ$ CDM宇宙学作为基准模型。我们结合模拟的GW数据与其他宇宙学观测，包括宇宙微波背景（CMB），重子声学振荡（BAO），和Ia型超新星（SN）。我们考虑中微子质量的三种质量等级情况，即，正常层次（NH）、倒置层次（IH）和退化层次（DH）。利用Planck+BAO+SN，我们得到NH情况下的$\sum m_ν<0.175$ eV，IH情况下的$\sum m_ν<0.200$ eV和DH情况下的$\sum m_ν<0.136$ eV。在考虑GW数据之后，即，使用Planck+BAO+SN+GW，对于NH情况，约束结果变为$\sum m_ν<0.151$ eV，对于IH情况，约束结果变为$\sum m_ν<0.185$ eV，对于DH情况，约束结果变为$\sum m_ν<0.122$ eV。我们发现，GW数据可以帮助减少$\sum m_ν$的上限分别为13.7%，7.5%和10.3%的NH，IH和DH的情况下，。此外，我们发现GW数据也可以帮助打破$\sum m_ν$和其他参数之间的简并性。我们发现，ET的GW数据可以大大提高宇宙学参数的约束精度。
2018-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What will it take to measure individual neutrino mass states using cosmology?
我们研究了宇宙学参数估计的中微子质量排序的假设的影响，目的是了解在未来是否有可能推断出具体的中微子质量分布从宇宙学数据。我们发现，虽然通常使用的假设是一个简并的中微子层次是明显错误的，并导致宇宙学观测值的变化，如宇宙微波背景和大尺度结构相比，正确的（正常或倒置）中微子层次，所引起的变化是如此之小，即使对未来的数据非常乐观的假设，他们将仍然无法检测到。因此，我们可以得出这样的结论：虽然宇宙学可以非常精确地探测中微子对宇宙能量密度的贡献（从而提供了一个非零的总中微子质量的检测），但不可能直接测量单个中微子的质量。
2020-09-14 astro-ph.CO
Forecast for weighing neutrinos in cosmology with SKA
我们研究SKA中性氢（HI）强度映射（IM）巡天观测将在宇宙学中衡量中微子的作用。我们利用基于SKA 1和SKA 2的HI IM巡天的重子声学振荡（BAO）模拟数据进行了分析。对于当前的观测，我们使用普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）各向异性观测，光学BAO测量，Ia型超新星（SN）观测（Pantheon汇编）和最新的$H_0$测量。我们考虑了三种大质量中微子的质量排序情况，即，正常层次（NH）、倒置层次（IH）和退化层次（DH）情况。研究发现，SKA观测值可以显著改善$Ω_{\rm m}$和$H_0$的约束条件.与当前观测相比，SKA 1数据可以将对$Ω_{\rm m}$的约束改善约33%，对$H_0$的约束改善约36%; SKA 2数据可以将对$Ω_{\rm m}$的约束改善约58%，对$H_0$的约束改善约66%。研究还发现，SKA观测只能略微改善对$\sum m_ν$的约束.与当前观察相比，SKA 1数据可以分别针对NH、IH和DH情况将对$\sum m_ν$的约束改善约4%、3%和10%; SKA 2数据可以分别针对NH、IH和DH情况将对$\sum m_ν$的约束改善约7%、7%和16%。
2020-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Determining Cosmology for a Nonlocal Realization of MOND
我们数值确定的宇宙学分支的自由函数的非局部度量为基础的修改重力提供了一个相对论的推广Milgrom的修改牛顿动力学。我们能够在几乎所有的宇宙历史中重现$Λ$ CDM膨胀历史，包括大爆炸核合成期间辐射主导的时代，物质主导的时代，以及真空能量主导的大部分时代。$0 \leq z < 0.0880$的非常晚期，在此期间模型偏离了$Λ$ CDM膨胀历史，这是有趣的，因为它导致哈勃参数的当前值比$Λ$ CDM模型的值大约4.5%。这可能解决基于大红移数据的$H_0$推论和基于哈勃图的推论之间的紧张关系。
2016-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An Ultralight Axion in Supersymmetry and Strings and Cosmology at Small Scales
讨论了在超重力和弦中产生质量为$\sim 10^{-21}-10^{-22}$ eV的超轻轴子的动力学机制。这种质量的超轻粒子为暗物质提供了一个候选者，它可能在$10\, {\rm kpc}$或更小的尺度上为宇宙学发挥作用。一个有效的轴子质量算子方法为超轻轴子模型提供了一个一般框架，在一种情况下，将尺度$10^{-21}-10^{-22}$ eV恢复为电弱尺度乘以具有$O(1)$威尔逊系数的层次的平方。我们讨论了几类模型实现这个框架，可以产生必要的大小的超轻轴子。在一类超对称模型中，超轻轴子是由类瞬子效应产生的。在第二类高维运营商涉及耦合的希格斯，标准模型单线态，和轴子领域自然导致超轻轴子。此外，对于所考虑的模型类，超轻尺度和弱尺度之间的层次结构得以维持。我们还讨论了一个超轻的规模内字符串为基础的模型的生成。在这里，它表明，在单模KKLT模稳定计划的超轻轴子将需要一个超低的弱标度。然而，在大体积场景中，轴子尺度和弱尺度之间的期望层次是实现的。本文讨论了弦框架内希格斯场与瞬子耦合的一般分析，并指出实现这种耦合的必要条件是瞬子存在矢量零模。这些模型的一些唯象方面进行了讨论。
2017-03-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Filaments within filaments: unraveling the hierarchy of the cosmic web
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天体物理中心）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究针对宇宙丝亚结构未被探索的问题，采用层级重建方案识别亚丝，发现其为统计上不同的结构，为确立宇宙网普遍层级结构提供关键依据。
2026-08-27 astro-ph.CO
The $ν$ generation: present and future constraints on neutrino masses from cosmology and laboratory experiments
我们进行了联合分析，从宇宙学和实验室实验的当前数据，以约束中微子质量参数的框架内的baums统计，也占核建模的不确定性，相关的中微子双$β$衰变（$0\nu2β$）搜索。我们发现，电流振荡、宇宙学和$0\nu2β$数据的组合将$m_{ββ}~<~0.045\,\mathrm{eV}$（$0.014 \, \mathrm{eV} < m_{ββ} < 0.066 \,\mathrm{eV}$）限制在95% C. L.对于正常（倒置）层次结构。这一结果实际上是由宇宙学和振荡数据主导的，因此它不受与$0\nu2β$数据解释相关的不确定性的影响，如核模型或该过程背后的确切粒子物理机制。然后，我们对即将到来的和下一代实验进行预测，发现在正常层次的情况下，给定$0.1\,$ eV的总质量，并假设相关核矩阵元素的建模中的二分之一的不确定性，将有可能测量总质量本身，有效马约拉纳质量和有效电子质量的准确度（在95\%C. L.）。$0.05$、$0.015$、$0.02\,\mathrm{eV}$的敏感性，以及对Majorana相之一敏感。这假定中微子是马约拉纳粒子，质量机制对$0\nu2β$衰变起主要作用。我们认为，更精确的核建模将是至关重要的，以提高这些敏感性。
2016-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Detecting the neutrino mass and mass hierarchy from global data
利用{PDMATHAMO Planck} 2015 + BAO + SN + $H_{0}$数据集，结合中微子振荡和无中微子双β衰变数据，用代表不同质量序的中微子质量等级参数$Δ$约束了$Λ$ CDM宇宙学中的中微子质量和质量等级.我们发现在$95\%$置信水平下，最轻中微子的质量和中微子总质量分别不超过$0.035$ eV和$0.133$ eV.将我们的联合分析结果与单独使用宇宙学数据的结果进行比较，发现加入中微子振荡和无中微子双β衰变数据后，正态层次的倾向大大增强。通过重要性抽样，考虑了其他三个先验，即，中微子等级参数$Δ$的绝对值的平坦对数先验，中微子总质量$Σm_ν$的平坦线性先验，以及$Σm_ν$的平坦对数先验。我们发现，无论我们选择什么样的先验知识，对正常层次结构的偏好是一致的。最后，我们对四种先验进行了贝叶斯模型分析，发现$Σm_ν$上的平坦线性和平坦对数先验是最受欢迎的先验。
2019-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Towards determining the neutrino mass hierarchy: weak lensing and galaxy clustering forecasts with baryons and intrinsic alignments
第四阶段透镜巡天测量中微子质量总和和区分正常和倒置质量等级的能力取决于描述小尺度重子天体物理学和内在排列的讨厌参数的影响。对于欧几里德的调查，我们进行了第一次相结合的弱透镜和星系聚类与重子，固有的路线，和大规模的中微子两个层次的Fisher分析。我们使用的晕模型，捕获重子反馈和绝热收缩的影响产生的物质功率谱。对于弱透镜，我们发现重子导致严重退化的中微子质量总和的预测，$Σ$，大约一倍$σ_Σ$。我们发现，包括星系聚类约束欧几里得和BOSS，宇宙微波背景（CMB）普朗克先验，可以减少这种退化$σ_Σ$到9%和16%的正常和倒置的层次结构。组合的预测，$σ_{Σ_{\rm{NH}}}=0.034\, \rm{eV}$和$σ_{Σ_{\rm{IH}}}=0.034\, \rm{eV}$，排除了一个有意义的区别的层次，但可以改善与未来的CMB先验的$n_s$和信息，从中微子双β衰变，以实现2 $σ$的区别。内在对齐对预测的影响被证明是最小的，由于内在对齐信号的信息，$σ_Σ$甚至经历了轻微的改善。我们发现，虽然绝热收缩和内在的路线将需要仔细的校准，以防止显着偏置的$Σ$，有较少的风险，如活动星系核和超新星的能量事件的反馈。
2020-06-08 astro-ph.CO
The contribution of light Majorana neutrinos to neutrinoless double beta decay and cosmology
宇宙学正在取得令人印象深刻的进展，它正在对中微子质量的总和产生严格的限制，这是目前实验室实验中非常重要的参数。在这封信中，我们利用Palanque-Delabrouille等人[JCAP 1502，045（2015）]的分析与无中微子双β衰变（0νββ）搜索的潜在相关性。这个分析表明最轻的中微子质量很小，因为作者发现在1σ C时中微子的能量小于84 meV。L.，并为正常层次提供1σ偏好。用0νββ探测的马约拉纳有效质量的允许值在3σ C. L时<75 meV。在1σ C. L.时，能量降低到20 meV以下。如果该指示被证实，则对0 v66实验的影响将是巨大的，因为检测信号的可能性将超出下一代实验的范围。
2015-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino masses in cosmology
本文综述CMB、BAO及晚期宇宙探测对中微子质量及其排序的约束，并比较贝叶斯分析选择与地面实验结果。
2024-01-22 astro-ph.CO
Determining the outcome of cosmic bubble collisions in full General Relativity
宇宙气泡碰撞提供了一个重要的可能的观测窗口的动态永恒的通货膨胀。在永恒的暴胀中，我们的可观测宇宙包含在由膨胀的亚稳真空形成的许多气泡中的一个。气泡之间的碰撞可以在宇宙微波背景辐射上留下可检测的印记。虽然已经提出了观测信号的唯象模型，但要使理论具有充分的预测性，就必须从引起永恒暴胀的标量场理论中确定气泡碰撞时空，从而确定宇宙学的可观测量。由于气泡及其碰撞的固有非线性性质，这需要结合广义相对论的数值处理。本文给出了在完全广义相对论中气泡碰撞的数值模拟结果。这些模拟使我们能够准确地确定气泡碰撞的结果，并研究它们对气泡宇宙内部宇宙学的影响。我们确认了一些近似在以前的分析工作中使用的有效性，并确定定性的新功能的气泡碰撞时空。真空泡和气泡包含一个现实的暴胀宇宙学的研究。我们确定的标量场的潜力，必须满足的约束，以获得符合我们观察到的宇宙学的碰撞，但留下可检测的签名。
2012-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Boltzmann hierarchy for the cosmic microwave background at second order including photon polarization
非高斯性和B模式偏振是宇宙微波背景特别有趣的特征，因为--至少在宇宙学的标准模型中--它们在宇宙学扰动理论中的唯一一阶源是原始的，可能是在膨胀过程中产生的。如果原始源是小的，那么问题是从最初的高斯和标量扰动在二阶中诱导的非高斯性和B模式背景有多大。本文在包含完整偏振信息的宇宙学扰动理论中，导出了微波背景光子相空间二阶分布的Boltzmann族，为进一步的数值研究提供了基础。顺便说一下，我们注意到，二阶碰撞项包含新的B模式偏振源，并且在紧耦合极限下没有偏振持续存在。
2010-03-09 astro-ph.CO gr-qc
Emergent structure in the binary black hole mass distribution and implications for population-based cosmology
Université de Toulouse, CNRS/IN2P3, L2IT（图卢兹大学）；Laboratoire de Physique de l’ENS, Université Paris Cité, Ecole Normale Supérieure, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（巴黎高等师范学院物理实验室）
研究通过B样条重构了二黑洞质量分布，发现结构随模型复杂度增加而显现，揭示了对哈勃常数测量的影响，并提出方法以抑制建模系统误差，推动基于种群的宇宙学发展。
2026-04-15 astro-ph.CO gr-qc
Interacting neutrinos in cosmology: exact description and constraints
我们考虑中微子自相互作用描述的一个有效的四费米子耦合对宇宙学观测的影响。将[arxiv：1409.1577]中首次导出的相互作用中微子的精确玻尔兹曼层次结构应用到玻尔兹曼解算器CLASS中，对相互作用对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响进行了详细的数值分析，并将我们的结果与文献中已知的近似结果进行了比较。虽然我们发现我们的精确方法和弛豫时间近似在最近的一些研究中使用的很好的协议，流行的$\left( c_{\text{eff}}^2,c_{\text{vis}}^2 \right)$参数化未能再现正确的尺度依赖的CMB温度功率谱。然后，我们继续推导出的有效耦合常数$G_{\text{eff}}$使用目前可用的宇宙学数据通过MCMC分析的约束。有趣的是，我们的结果揭示了双峰后验分布，其中一种模式代表标准的$Λ$ CDM极限与$G_{\rm eff} \lesssim 10^8 \, G_{\rm F}$，和其他的情况下，中微子自我相互作用的有效耦合常数$G_{\rm eff} \simeq 3 \times 10^9 \, G_{\rm F}$。
2017-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Transition redshift in $f(T)$ cosmology and observational constraints
我们提取的过渡红移$z_{tr}$的约束，确定宇宙加速的开始，预测一个有效的宇宙学建设，在$f(T)$重力的框架。特别是，采用宇宙学，我们得到的可行的$f(T)$形式及其衍生物的界限。由于这个过程是模型无关的，只要标量曲率是固定的，我们就能够确定$z_{tr}$的区间。通过这种方式，我们保证太阳能系统的约束被保留，而且我们提取的过渡时间和自由参数的情况下的界限。我们发现，跃迁红移预测的$f(T)$宇宙学，虽然与标准的$Λ$ CDM预测兼容，是略小。最后，为了获得观测约束$f(T)$宇宙学，我们进行了Monte Carlo拟合使用超新星数据，涉及最近的联盟2.1数据集。
2015-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bayesian evidence and predictivity of the inflationary paradigm
在本文中，我们考虑范式评估的问题，通过应用贝叶斯定理沿着以下嵌套的层次结构逐渐变得更加复杂：i）参数估计（在一个模型内），ii）模型选择和比较（在一个范式内），iii）范式评估。在这样的层次结构中，贝叶斯证据既作为给定级别的后验标准化，又作为下一级别的似然函数。虽然没有提出异议的标准应用程序在两个最低的水平，我们认为，它应该得到相当大的修改时，评估范式，当可测试性和拟合数据是同样重要的。通过考虑玩具模型，我们说明了如何模型和范式，难以证伪总是有利于贝叶斯因素。我们认为，一个范例的证据不仅应该是高的一个给定的数据集，但例外的关于它本来是什么，数据是不同的。有了这个动机，我们提出了一个措施，我们长期的预测性，以及之前被纳入贝叶斯框架，惩罚unpredictivity不拟合数据。我们将这一测量应用于整体上的暴胀，以及一个特定的暴胀模型被假设为唯一可行的宇宙学信息（例如太阳系引力实验或粒子物理输入）的结果。我们的结论是，宇宙暴胀目前很难证伪，但这可能会改变外部/额外的信息，宇宙学选择它的许多模型之一。我们还将这种情况与双度规变化光速宇宙学进行了比较。
2016-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring neutrino mass and mass hierarchy in the scenario of vacuum energy interacting with cold dark matter
本文研究了真空能量与冷暗物质相互作用中中微子总质量的限制。我们关注两种典型的交互形式，即，$Q=βHρ_{\rm c}$和$Q=βHρ_Λ$。为了避免相互作用暗能量宇宙学中大尺度不稳定性的出现，我们采用参数化后Friedmann方法计算暗能量的微扰演化。我们采用的观测数据，包括普朗克宇宙微波背景温度和偏振数据，重子声振荡数据，JLA样本的Ia型超新星观测，哈勃常数的直接测量，和红移空间畸变数据。我们发现，与$Λ$ CDM模型相比，$Q=βHρ_{\rm c}$模型对$\sum m_ν$的约束要宽松得多，而$Q=βHρ_Λ$模型对$\sum m_ν$的约束则稍紧.考虑中微子可能的质量等级，发现$\sum m_ν$的最小上限出现在简并等级的情况下。通过比较$χ^2_{\rm min}$的值，我们发现，正常的层次结构的情况下，是优于倒置的。特别地，我们发现在$Q=βHρ_{\rm c}$模型中的差异$Δχ^2_{\rm min} \equiv χ^2_{\rm IH; min}-χ^2_{\rm NH; min}> 2$。此外，我们发现$β=0$与$Q=βHρ_{\rm c}$模型中的当前观察结果一致，并且在$Q=βHρ_Λ$模型中，$β< 0$比$1σ$更受青睐。
2018-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Describing massive neutrinos in cosmology as a collection of independent flows
本文提出了一种新的分析方法，可以在宇宙大尺度结构的非线性描述中考虑大质量中微子。不同于标准的方法，其中中微子被描述为一个独特的热流体，它表明，整个中微子流体可以等效地分解成一个独立的流的集合。从基本守恒方程或从相空间分布函数的演化方程出发，我们推导出两个非线性运动方程，每个这些流满足。这些流体方程描述了宏观场的演化。我们详细解释了我们定义的流的集合和标准的大质量中微子流体之间的连接。然后，在绝热初始条件的特定情况下，我们明确检查，在线性顺序，这个新的方程组的分辨率再现的标准方法的基础上的碰撞玻尔兹曼层次结构中获得的结果。此外，本文提出的方法可以显示每个中微子流如何根据初始速度进入冷暗物质流。它为在大尺度结构生长的框架内完全非线性处理中微子的动力学演化开辟了道路。
2013-11-21 astro-ph.CO
