Cosmic antimatter: models and phenomenology
A. D. Dolgov
分析了在不同的重子生成过程中产生具有宇宙学意义的反物质的可能性。有人认为，即使在我们的银河系中也可能存在大量的反物质。讨论了反物质天体的可能形式及其观测特征。
The possibility of creation of cosmologically significant antimatter are analyzed in different scenarios of baryogenesis. It is argued that there may exist plenty of antimatter even in our Galaxy. Possible forms of antimatter objects and their observational signatures are discussed.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Matter-antimatter origin of cosmic magnetism
本文提出原始宇宙中相对论性正电子是星系际磁场来源的假设，并通过定量评估高密度电子-正电子等离子体的抗磁与顺磁性质，确定了产生宇宙自磁化所需的较小磁矩极化不对称性。
Axion Gauge Field Inflation and Gravitational Leptogenesis: A Lower Bound on B Modes from the Matter-Antimatter Asymmetry of the Universe
我们提出了一个玩具模型的轴子规范场膨胀的情况下，产生可行的密度和引力波谱。该方案包括一个轴向暴胀子在一个陡峭的潜力，有效地平坦的耦合到一个非阿贝尔规范场的集合。该模型预测了一个蓝倾斜的引力波频谱，主要是由一个圆偏振，导致独特的观测目标的宇宙微波背景和引力波实验。引力波谱的旋向性通过轴向引力异常被纳入到一个轻子生成模型中;假设电弱球化子过程将轻子不对称性转化为重子，我们预测了一个近似的张量标量比r ~ 3- 4 e-2的下限，该下限也解释了宇宙的物质-反物质不对称性。
Observing the Big Bounce with Tensor Modes in the Cosmic Microwave Background: Phenomenology and Fundamental LQC Parameters
几十年来，人们一直在研究用反弹代替标准大爆炸的宇宙学模型。然而，由于两个原因，情况在过去几年中发生了巨大的变化：第一，因为探测早期宇宙的新方法已经出现，特别是由于宇宙微波背景;第二，因为一些基础理论--特别是圈量子宇宙学--明确地预测了反弹，至少对于均匀模型来说是这样。在这篇文章中，我们详细研究了下一代B模宇宙微波背景实验中可以约束或测量的唯象参数。我们指出，一个重要的观察窗口可能会打开。然后，我们表明，这些约束可以转换成非常有意义的限制的基本圈量子宇宙学参数。这使早期宇宙成为一个无价的量子引力实验室。
Topics in the phenomenology of axions: the cases of cosmic strings and superradiance
本论文研究轴子现象学的两个案例：宇宙弦的轴子发射及黑洞周围的超辐射引力原子，推导相关物理量的解析公式并确定未来引力波探测的有望系统。
Cosmic magnification in beyond-Horndeski gravity
本文在超越Horndeski引力框架下，利用角功率谱研究了包含相对论修正的宇宙放大效应，发现常数与动态现象学在低高红移处信号表现不同，表明参数时间变化对识别引力真实特征至关重要。
Large-scale structures of the Universe: physics, phenomenology, statistics
本讲座系列描述宇宙大尺度结构的演化，探讨暗物质引力与暗能量膨胀的相互作用，并介绍预测物质和星系分布统计特性的原理与挑战。
"Dark energy" in the Local Void
1998年宇宙加速膨胀的意外发现使宇宙充满了一种令人尴尬的身份不明的“暗能量“，或宇宙学常数，没有任何物理意义。虽然这种标准宇宙学似乎在全球范围内运作良好，但对我们银河系外邻居的运动学和其他性质的改进知识表明需要更好的理论。我们调查是否最近建议的排斥引力的情况下，可以解释的一些功能是无法解释的标准模型。通过简单的动力学考虑，我们发现局域空洞可以容纳大约相当于一个典型超星系团质量的反物质（$\sim5\times10^{15}\,M_\odot$），从而恢复了物质-反物质对称性。这个“暗斥力”产生的反重力场可以解释局部片远离局部空洞的异常运动，以及附近星系的其他几个性质，这些性质似乎需要比标准模型预期的更快的空洞疏散和结构形成。在全球宇宙学水平上，隐藏在空隙中的反物质的引力排斥可以提供足够的势能来驱动宇宙膨胀及其加速，而不需要初始的“爆炸”和暗能量。此外，与均匀渗透的暗能量相比，这些暗排斥子的离散分布也可以解释暗流和其他最近观察到的宇宙过度不均匀性和各向异性。
Freeze-in baryogenesis and early matter domination
本文研究早期物质主导对紫外冻结产生重子生成的影响，发现其可显著降低所需再加热温度，并可用暴胀可观测量约束模型参数空间。
Dark energy from $α$-attractors: phenomenology and observational constraints
利用$α$ -吸引子模型联系暴胀和晚期宇宙加速膨胀的可能性由于其物理动机而受到越来越多的关注。在早期宇宙中，$α$ -吸引子提供了一种与普朗克卫星CMB观测相容的暴胀机制，并预测了未来的引力波CMB模式。此外，$α$ -吸引子可以写成具有将幂律区域与平台或上升指数相连接的势的精华模型，允许后期宇宙加速膨胀，其可以模拟宇宙学常数附近的行为。本文研究了广义暗能量$α$ -吸引子模型。我们彻底调查其现象学，包括所有模型参数的作用和大规模的快子不稳定性集群的可能性。我们验证了$1+w\sim 1/α$（而引力波功率$r\simα$）的关系，因此这些模型预测，签名应该出现在原始的B模式或晚时间偏离宇宙学常数。我们用当前的数据集约束模型参数，包括宇宙微波背景（普朗克2015角功率谱，偏振和透镜），重子声学振荡（BOSS DR 12）和超新星（Pantheon压缩）。我们的研究结果表明，膨胀历史接近宇宙学常数存在于大区域的参数空间，不需要微调的参数或初始条件。
Multiscale Phenomenology of the Cosmic Web
我们分析了定义宇宙网络的不同形态的结构和连通性。利用我们的多尺度形态滤波器（MMF），我们将宇宙学$Λ$ CDM N体计算机模拟的物质分布分解为团簇、细丝和壁。的MMF是理想的适合于解决两个各向异性的形态特征的丝和片，以及多尺度性质的分层演化的宇宙物质分布。我们的研究结果可以总结如下：i）。虽然所有形态都占据了大致明确的密度范围，但考虑到它们的重叠，仅凭这一点不足以区分它们。仅根据密度定义的环境未能包含每个形态的内在动力学。这在晕之间的线性和非线性相互作用中起着重要作用。（ii）─宇宙中的大部分质量都集中在细丝中，紧接着是星团。就体积而言，团簇只占很小的一部分，细丝不超过9%。墙壁在质量和体积方面相对不明显。（iii）-平均而言，大质量的星系团比低质量的星系团连接更多的细丝。具有$M \sim 10^{14}$ M $_{\odot}$ h $^{-1}$的簇平均具有两个连接丝，而具有$M \geq 10^{15}$ M $_{\odot}$ h $^{-1}$的簇平均具有五个连接丝。（iv）-密度分布表明，长丝的典型宽度为2 $\Mpch$。墙的边界不太清晰，宽度在5-8 Mpc h $^{-1}$之间。在其内部，长丝具有幂律密度分布，斜率为$γ\approx -1$，对应于等温密度分布。
Detecting non-relativistic cosmic neutrinos by capture on tritium: phenomenology and physics potential
本文以PIMMY实验为例，研究了利用中微子俘获氚探测宇宙中微子背景的物理潜力。由于$Δ\sim$的投影能量分辨率为0.15 eV，实验将对简并谱为$m_1 \simeq m_2 \simeq m_3 = m_ν\gtrsim 0.1$ eV的中微子质量敏感。这些中微子在今天是非相对论性的;探测它们将是探索这种未探索的运动学机制的独特机会。中微子俘获的特征是电子光谱中的一个峰，它在β衰变终点之上被$2 m_ν$取代。如果能量分辨率为$Δ\lesssim 0.7 m_ν$，则信号将超过β衰变的背景。有趣的是，总的俘获率取决于中微子质量的来源，分别是每年的$Γ^{\rm D} \simeq 4$和$Γ^{\rm M} \simeq 8$事件（对于100 g氚靶）。由于引力聚集，预计$\mathcal{O}(1)$的速率会提高，具有探测中微子局部过密度的独特潜力。转向更奇特的中微子物理学，PINEMY可能对轻子不对称性敏感，并揭示了短基线振荡搜索所青睐的eV尺度的无菌中微子。该实验还将对宇宙年龄量级的中微子寿命敏感，并打破影响现有界限的中微子质量和寿命之间的简并性。
Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity
观测到气泡宇宙之间碰撞的遗迹将为永恒膨胀的多元宇宙的存在提供直接证据;不观测到此类事件也可以为膨胀物理学提供重要的限制。要实现这些前景，就需要从永恒暴胀背后可能的标量场拉格朗日量的性质中，对可观测量进行定量预测。在以前工作的基础上，我们详细地建立了这种联系。我们进行了一个完全相对论性的数值研究气泡碰撞的现象与一个单一的标量场的模型，计算在各种各样的模型产生的共动曲率扰动。我们还构建了一组分析预测，使我们能够识别的标量场拉格朗日的现象学相关的属性。在相关区域的解析预测和数值计算之间的协议是优秀的，并允许我们推广我们的结果超出了我们采用的模型的数值研究。具体地说，签名完全由碰撞前碰撞气泡的空间轮廓和气泡中心之间的de Sitter不变距离确定。分析和数值结果支持指数$1< κ\lesssim 2$的幂律拟合。对于相同的气泡之间的碰撞，我们建立了一个下限所观察到的碰撞振幅，这是由目前的能量密度曲率。
Observing Supermassive Black Holes across cosmic time: from phenomenology to physics
在过去的十年中，高灵敏度，高空间分辨率的观测和协调的多波长调查相结合，彻底改变了我们对河外黑洞（BH）天体物理学的看法。我们现在知道，超大质量黑洞存在于几乎每个星系的核中，在宇宙学时期通过吸积物质而成长，相互作用和合并，并在此过程中释放出巨大的能量，极大地影响周围气体和恒星的演化，为星系形成提供了强大的自我调节机制。本章的主题是与成长中的黑洞和活动星系核（AGN）有关的各种能量现象，它们的宇宙学演化和用来揭示它们的观测技术。特别是，我将把我的注意力集中在高能天体物理过程的理论引起的观测到的活动星系核中的发射，可观察到的印记，他们在不同的波长，和方法来揭示他们在统计上稳健的方式之间的联系。我将展示理论家和观察者的共同努力如何使我们揭示了宇宙年龄的大部分时间内的大部分SMBH增长，但仍然存在令人不安的不确定性，使我们无法完全理解黑洞在星系和大尺度结构形成，组装和演化的复杂过程中的确切作用。
Insights on the Cosmic Origin of Matter from Proton Stability
本文构建了通过红外机制保证质子绝对稳定的$\mathbb{Z}_9$离散规范对称模型，可同时解释中微子质量、轻子生成、暗物质等现象，给出多类可观测检验预言。
Phenomenology of $Λ$-CDM model: a possibility of accelerating Universe with positive pressure
在各种唯象$Λ$模型中，本文选择了一个含时模型$\dot Λ\sim H^3$来研究$Λ$ -CDM宇宙学.利用该模型导出了含时状态方程参数$ω$及其它物理参数的表达式。结果表明，在$H^3$模型中，宇宙的加速膨胀是在负能量密度下发生的，但存在正压力。还可以获得宇宙演化过程中减速参数$q$的符号变化。
Phenomenology of dark energy: exploring the space of theories with future redshift surveys
我们使用暗能量的有效场论来探索能够驱动当前宇宙加速的修正引力模型的空间。我们确定了宇宙时间的五个普适函数，这些函数足以描述除了度量之外还包含单个标量自由度的各种理论。第一个函数（有效状态方程）唯一地控制着宇宙的膨胀历史。其余四个函数出现在线性宇宙学扰动方程中，但其中只有三个调节大尺度结构的生长历史。我们提出了一个具体的参数化的特征系数，作为修改后的引力理论的空间中的坐标，可以有效地约束下一代的宇宙学实验，这样的功能。我们在充分的一般性解决的问题，对幽灵般的和梯度不稳定性的理论的合理性，并显示如何收缩时，一个更负的状态方程参数的非病理模型的空间被认为是。这种分析使我们能够找到一个大类的稳定的理论，违反零能量条件（即超加速模型），并恢复，作为特定的子集，各种模型考虑到目前为止。最后，在假设真正的基本宇宙学模型是$Λ$冷暗物质（$Λ$ CDM）的情况下，并依靠EUCLID类观测的品质因数，我们证明了稳定性的理论要求显着缩小了经验的可能性，增加了数据的判别能力。我们还发现，绝大多数产生与$Λ$ CDM模型相同的膨胀历史的非病理学理论预测了不同的、较低的宇宙结构增长率。
Holographic phenomenology via overlapping degrees of freedom
本研究基于大维度希尔伯特空间的重叠泡利代数构建费米子量子场全息模型，推导其观测约束并讨论扩展与解析性质，为全息唯象学提供新框架。
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