Tests of Neutrino and Dark Radiation Models from Galaxy and CMB surveys
我们分析了星系和CMB透镜调查的能力，以限制大量的中微子和新的模型的暗辐射。本文利用LSST星系巡天和CMB S4巡天对中微子质量约束进行了Fisher预测分析。联合分析的三个星系和剪切2点函数，以及关键的系统学参数和普朗克先验，约束中微子质量$\sum m_ν= 0.041\,$ eV在1- $σ$水平，相当于从阶段4 CMB透镜预期的约束。如果包括来自即将到来的光谱调查（如DESI）的低红移信息，则约束变为$\sum m_ν= 0.032\,$ eV。这些约束条件是在相对论性物质（$N_{\rm eff}$）的数量上被边缘化的，相对论性物质的数量随着中微子质量的增加而退化。我们还通过结合LSST和CMB S4来探索增益，即使用两个数据集的五个相关自相关和互相关。我们的结论是，在建模的非线性政权和其他参数的测量的进展，以确保中微子质量检测。使用相同的数据集，我们探讨了LSST时代的调查测试“非标准”模型与暗辐射的能力。我们发现，如果从$N_{\rm eff}$测量中发现暗辐射的证据，则暗辐射候选者的质量可以在1- $σ$水平测量，对于费米暗辐射为$0.162\,$ eV，对于玻色子暗辐射为$0.137\,$ eV，对于$ΔN_{\rm eff} = 0.15$。我们还发现，Arkani-Hamed et al 2016的NNaturalness模型，具有额外的光自由度，对功率谱的…
2017-02-02 astro-ph.CO
Compton light pressure and spectral imprint of relic radiation on cosmic electrons
本文采用QED/相对论的CMB辐射光压理论和Fokker-Planck电子分布方程，结合CMB温度T的宇宙学关系，给出了CMB辐射光压分布随时间和能量变化的解析结果。CMB对电子的强烈印记通过当前时期电子的“冻结非平衡”状态的形成以及作为高T源的残余的截止和窄谱线的可能存在而发生。
2018-06-15 astro-ph.CO
Revisiting a pre-inflationary radiation era and its effect on the CMB power spectrum
考虑到暴胀子在辐射时代早期也可能处于热平衡，我们重新审视了暴胀之前是辐射时代的情况。因此，我们不仅考虑到暴胀前时代的暴胀子模式功能的影响，但也冻结的热分布的暴胀子量子。我们首先详细讨论了与暴胀前辐射主导时代有关的问题，然后得到了这种情况下的标量功率谱。我们发现，功率谱是免费的红外发散。然后，我们使用的WMAP和普朗克数据来确定的约束的暴胀子共动的“温度”和持续时间的通货膨胀。我们发现，最佳的拟合值的持续时间的通货膨胀是小于1电子折叠比所需的解决宇宙学问题，而只有一个上限的暴胀温度可以得到。
2015-06-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB signatures of gravity-mediated dark radiation in $\mathbf{ΔN_{\rm eff}}$
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学（SOKENDAI））；KEK（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过引力介导过程产生轻BSM粒子对CMB有效粒子数N_eff的影响，分析暗Higgs和暗光子等粒子的产生机制及约束参数空间。
2026-04-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Disformal Couplings from the Properties of the Cosmic Microwave Background Radiation
某些修正的引力理论预言了一个额外的、非共形耦合的标量场的存在。场与宇宙微波背景（CMB）的非正式耦合影响辐射流体中能量密度的演化，并产生CMB分布函数的修改，如果光子和重子以相同的方式耦合到标量，则CMB分布函数消失。我们发现的约束的耦合到物质和光子来自测量的CMB温度演变和当前的上限上的$μ$ -CMB光谱的失真。我们还指出，测量的光子状态方程不同于$w_γ= 1/3$在非形式耦合的存在。
2013-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Limits on Brane-World and Particle Dark Radiation from Big Bang Nucleosynthesis and the CMB
暗辐射这个术语既用来描述没有相互作用的中微子，也用来修正最简单的五维RS-II膜世界宇宙学中的弗里德曼方程。本文根据轻元素核反应率、观测到的轻元素丰度和宇宙微波背景（CMB）功率谱的最新结果，考虑了暗辐射两种含义的限制。在大爆炸核合成（BBN）过程中加入暗辐射改变了弗里德曼膨胀率，导致核反应在不同的温度下冻结。这改变了BBN末端的最终轻元素丰度。它对CMB的影响是改变末次散射表面的有效膨胀率。我们发现，BBN约束减少了允许的范围为两种类型的暗辐射在10兆电子伏之间的$-12.1\%$和$+6.2\%$的{ \bf总}背景能量密度在10兆电子伏。将这个结果与CMB功率谱的拟合相结合，产生了粒子与膜世界暗辐射的不同结果。在膜世界中，范围从$-6.0\%$减小到$+6.2\%$。因此，我们发现，暗辐射的背景总相对论质量能量密度$ρ_{\rm DR}/ρ$的比例是一致的，虽然仍然有一个非常轻微的偏好为正（而不是负）的贡献。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ph
A Hidden Dark Matter Sector, Dark Radiation, and the CMB
我们考虑的理论，其中暗物质是由一个热遗迹的弱规模的质量，其耦合到标准模型（SM），但太小，以引起所观察到的丰度。相反，丰度由湮灭设置为在SM规范相互作用下不携带电荷的轻隐藏扇区状态。在这种情况下，直接和间接探测的限制，以及对撞机搜索暗物质的限制，可以很容易地得到满足。如果这些轻隐态是南武-戈德斯通玻色子、费米子或规范玻色子，那么它们的质量可以通过对称性得到保护。这些状态可以作为暗辐射贡献宇宙能量密度，导致在宇宙微波背景（CMB）中可观察到的信号。此外，取决于是否轻隐藏的扇区状态自相互作用，总的能量密度的分数，自由流是减少或增加，导致特征效应的标量和张量分量的CMB各向异性，允许这两种情况下被区分。这些信号的大小取决于隐藏扇区中的光自由度的数量，以及它从SM动力学地振荡的温度。我们考虑一个简单的模型，实现这种情况下，基于一个框架，在该框架中，SM和隐藏的部门最初是在热平衡通过希格斯门，并表明所产生的信号是兼容的与最近的普朗克结果，而大到足以在即将到来的实验，如CMBPol和CMB第四阶段检测。希格斯粒子在对撞机上不可见地衰变为隐藏的扇形态，可以为这个模型提供一个补充的探测。
2016-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Physics of the Cosmic Microwave Background Radiation
宇宙微波背景（CMB）辐射提供了一个观察早期宇宙的窗口，揭示了它的组成和结构。在这些讲座中，我们回顾和讨论的物理基础的主要特点的CMB。
2015-04-23 astro-ph.CO
CMB foregrounds - A brief review
CMB前景由末次散射表面和探测器之间的所有辐射组成，这些辐射可能干扰CMB数据的宇宙学解释。幸运的是，在温度（强度），即使前景是复杂的，他们可以相对容易地减轻。然而，在偏振方面，弥漫的银河辐射（同步加速器和热尘埃）可以在> 10%的水平上偏振，这使得它更具挑战性。特别是中巴B模式，这是一个吸烟枪的通货膨胀的签名，将占主导地位的前景。因此，对于未来的CMB偏振任务来说，分量分离将是至关重要的，这需要覆盖广泛频率范围的许多通道，以确保前景建模误差最小化。
2016-06-11 astro-ph.CO
Dark Radiation from Particle Decays during Big Bang Nucleosynthesis
宇宙微波背景（CMB）的观测表明，额外的暗辐射成分的可能性，而目前的证据从大爆炸核合成（BBN）是更加模糊。来自衰变粒子的暗辐射可以不同地影响这两个过程。早期衰变会给CMB和BBN增加额外的辐射成分，而晚期衰变会改变CMB中的辐射含量，而对BBN的影响可以忽略不计。在这里，我们量化了这种差异，并通过检查BBN期间的粒子衰变来探索中间状态，即，粒子寿命τ_X满足0.1秒< τ_X < 1000秒。我们计算了由CMB测量的中微子物质的有效数N_{eff}的变化Δ N_{CMB}，以及由BBN测量的中微子物质的有效数的变化Δ N_{BBN}，作为衰变粒子初始能量密度和寿命的函数，其中Δ N_{BBN}是根据在原始氦中产生相同变化所需的额外双组分中微子的数量来定义的-4丰度作为我们的衰变粒子。正如预期的那样，对于短寿命（τ_X < 0.1 sec），粒子在BBN开始之前衰变，并且Δ N_{CMB} = Δ N_{BBN}，而对于长寿命（τ_X > 1000 sec），Δ N_{BBN}由非相对论粒子在衰变之前的能量密度决定，因此Δ N_{BBN}保持非零，并且变得与粒子寿命无关。通过改变粒子能量密度和寿命两者，可以获得Δ N_{BBN}和Δ N_{CMB}的任何期望的组合，服从Δ N_{CMB} >= Δ N_{BBN}的约束。我们提出了由观测约束对Δ N_{CMB}和Δ N_{BBN}导…
2012-01-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter-Radiation Scattering Enhances CMB Phase Shift through Dark Matter-loading
本研究探究暗物质与非光子辐射的散射作用，发现其可进一步放大CMB声波振荡的相移，通过耦合谐振子模型解析机制，并结合观测数据验证了相移增强与相互作用暗物质丰度的线性关联，为暗物质-辐射相互作用模型提供新的观测特征。
2025-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation candidates after Planck
最近由普朗克卫星获得的宇宙微波背景（CMB）结果，结合以前的CMB数据和哈勃空间望远镜的哈勃常数测量结果，给出了相对论自由度的有效数在95% CL时的约束条件：Neff=3.62^{+0.50}-{0.48}。这些新的测量提供了一个独特的机会，把限制模型包含相对论性物种在去耦时代。在这里，我们审查的边界或允许的参数区域在不育中微子模型，强子轴子模型以及扩展的黑暗部门与额外的光物种的基础上最新的普朗克CMB观测。
2013-04-22 astro-ph.CO
Polarization-dependent heating of the cosmic microwave background radiation by a magnetic field
测定了由于强磁场引起的温度升高所引起的宇宙微波背景（CMB）谱的变化及其对辐射极化的影响。这种效应是由于CMB光子通过与虚对的相互作用耦合到QED真空中的磁场。尽管存在于磁星附近的磁场的CMB谱的失真相当大，但由于所需的角分辨率还不可用，因此目前很难检测到这种效应。
2014-12-23 astro-ph.CO
Universe opacity and CMB
本文提出了一个新的宇宙学模型，其中的宇宙微波背景（CMB）是星系际尘埃的热辐射，而不是大爆炸的残余辐射。该模型表明，一个几乎透明的局域宇宙在红移$z > 2-3$处变得相当不透明。这种不透明性在Ia型超新星的数据中很难检测到，但用类星体的数据证实了这一点。不透明度随着红移的增加而急剧增加，这是因为在前一个纪元中星系际尘埃的固有密度很高。星系际尘埃的温度随着$(1+z)$的增加而增加，正好补偿了红移引起的波长变化，因此尘埃辐射看起来就像是单一温度的黑体辐射。预测的尘埃温度为$T^{D} = 2.776 \, \mathrm{K}$，与CMB温度相差仅1.9%，预测的CMB总强度与EBL强度之比为13.4，与观测值的12.5接近。宇宙微波背景辐射的温度波动是由宇宙中的星系团和空洞产生的电子边界层波动引起的。与温度各向异性相关的CMB的极化异常是由在团簇和空洞周围的大尺度磁场排列的针状导电尘埃颗粒的极化热发射引起的。$z > 4$光度密度的强烈下降被解释为宇宙高度不透明的结果，而不是在高红移时全球恒星质量密度下降的结果。
2018-04-18 astro-ph.CO
A Rich Tapestry: Supersymmetric Axions, Dark Radiation, and Inflationary Reheating
我们利用超对称性、暴胀、轴子、大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景辐射（CMB）之间的互补性，结合最近的Planck和BICEP结果来约束超对称轴子模型.特别是，我们得到BBN边界来自改变轻元素丰度考虑到强子和电磁能量注入，和CMB约束黑体光谱失真。最后，我们概述了这些超对称模型的可行与排除的区域，可能占观察到的温和的暗辐射。
2014-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cross-correlation between 21-cm radiation and CMB B modes from the cosmic birefringence in the presence of a light scalar field
研究了在非恒定标量场与电磁场强度耦合时，宇宙双折射引起的21 cm和CMB B模涨落之间的互相关。这样的多波长信号可以潜在地探测宇宙的再电离历史，也可以探索基础物理的本质，例如早期宇宙中的宇称破缺和标量场动力学。我们说明了通过通常讨论的标量场模型，quintessence类标量场，这是负责当前的暗能量和轴子类标量场，这是负责当前的暗物质密度检测这样的21厘米-B模式的互相关的可行性。
2019-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Correlations between cosmic strings and extra relativistic species
最近的观测表明，宇宙微波背景（CMB）可能倾向于中微子过剩，这引发了许多研究这种可能性的工作。无相互作用的无质量中微子过剩所产生的效应可以通过早期宇宙中的一些额外辐射成分来模拟，例如宇宙学的引力波背景。考虑到宇宙弦可能是产生这些引力波的候选源，我们利用CMB和非CMB数据，对宇宙弦和中微子有效数作为自由参数的模型进行了参数拟合研究。我们发现，宇宙弦和额外相对论性物质的数量之间存在相关性，弦可以解释所有必要的额外辐射。事实上，CMB数据更喜欢2 σ水平的字符串，付出更高的额外辐射分量的代价。CMB数据也对ns=1的模型给出了适度的偏好。包含非CMB数据降低了对弦和额外相对论性物质的偏好。
2012-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB Bounds on Primordial Black Holes via Radiation Capture
Shahid Beheshti University（沙希德贝赫什提大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究院）；The University of Lahore（拉合尔大学）
研究原初黑洞通过引力捕获宇宙中微子和光子背景辐射，从而在CMB温度与E模式极化上留下可观测痕迹，并利用Planck数据及未来实验给出质量大于10^15太阳质量的黑洞丰度上限。
2026-10-23 astro-ph.CO
Constraining Dark Matter -- Dark Radiation interactions with CMB, BAO, and Lyman-$α$
几个有趣的暗物质（DM）模型引用了一个暗扇区，导致两种类型的遗迹粒子，可能相互作用：非相对论DM和相对论暗辐射（DR）。这些模型对宇宙学观测量有着有趣的影响，原则上可以解决小尺度冷DM危机、哈勃张力和/或低$σ_8$值等问题。它们的宇宙学行为被ETHOS参数化捕获，其中包括DR-DM散射率标度，就像温度的幂律，$T^n$。使用$n=0$、$2$或$4$的场景可以在具体的暗扇区设置中轻松实现。在这里，我们使用最近的CMB，BAO和高分辨率Lyman-$α$数据更新这三种情况下的约束。我们介绍了一个新的莱曼$α$可能性，适用于广泛的宇宙学模型与抑制的小尺度上的物质功率谱。对于$n=2$和$4$，我们发现Lyman-$α$数据将DM-DR相互作用速率的CMB+BAO边界增强了许多数量级。然而，模型提供了一个可能的解决方案，失踪的卫星问题仍然与我们的新的界限兼容。对于$n=0$，高分辨率Lyman-$α$数据对相互作用速率的约束并不比CMB+BAO数据强，除了非常小的DR密度值。使用CMB+BAO数据和理论驱动的DR的最小密度的先验，我们发现，$n=0$模型可以减少哈勃张力从$4.1σ$到$2.7σ$，同时容纳宇宙剪切数据暗示的较小值的$σ_8$和$S_8$参数。
2019-07-02 astro-ph.CO
Constraining decaying dark energy density models with the CMB temperature-redshift relation
讨论了密度标度为$ρ_x \propto (1+z)^{m}$的变暗能量模型的热力学和动力学性质，z为红移。这些模型导致物质和辐射的产生/破坏，这影响了宇宙中物质和辐射成分的宇宙演化。特别是，我们已经研究了辐射的温度红移关系，这已被限制使用最近收集的宇宙微波背景（CMB）温度测量高达$z \sim 3$。我们发现，在不确定性，该模型是无法区分的宇宙学常数，不交换任何粒子与其他组件。未来的观测，特别是在大红移的CMB温度的测量，将允许给出更坚实的边界上的有效状态方程参数$w_{eff}$的这种类型的暗能量模型。
2012-02-10 astro-ph.CO
Constraints on the neutrino parameters by future cosmological 21cm line and precise CMB polarization observations (PhD thesis, The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI))
对来自再电离时期的21厘米线辐射的观测对于研究宇宙的宇宙学生长具有很大的能力。另外，由引力透镜产生的CMB偏振还包含了大量的关于物质涨落后期增长的信息。在这篇论文中，我们研究了它们对中微子性质对密度涨落增长的影响的敏感性，如中微子总质量，中微子质量等级，中微子种类的有效数（额外辐射），以及我们宇宙的轻子不对称性。我们将证明，通过结合精确的CMB偏振观测与平方公里阵列（SKA），我们可以测量的非零中微子质量的密度涨落的增长的影响，并确定在2 σ水平的中微子质量的层次，如果总中微子质量小于0.1 eV。此外，我们将表明，通过使用这些组合，我们可以约束轻子的不对称性比大爆炸核合成（BBN）。此外，我们还讨论了在存在一些额外辐射的情况下对这一结果的限制，并表明21 cm线观测可以大大改善仅由CMB获得的限制，并使我们能够区分轻子不对称性的影响和额外辐射的影响。
2015-10-17 astro-ph.CO
Polarization of the CMB in the Standard Model Extension
Farhangian University（法尔坎吉安大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究院）
本研究利用标准模型扩展框架，探讨洛伦兹违反张量对宇宙微波背景辐射偏振特性的影响，得出关于$ K_{AF} $和$ K_{F} $的限制。
2026-01-06 astro-ph.CO hep-th
Joint CMB and BBN Constraints on Light Dark Sectors with Dark Radiation
暗扇区为热产生亚GeV暗物质提供了一个令人信服的理论框架，并激发了一个广泛的新加速器和直接探测实验计划。我们证明了约束这样的黑暗部门使用测量的有效数的中微子物种，$N_\text{eff}$，从宇宙微波背景（CMB）和原始元素丰度从大爆炸核合成（BBN）。作为一个具体的例子，我们考虑一个任意自旋的暗物质粒子，它通过一个大质量的暗光子与标准模型相互作用，从而在暗区产生任意数量的光自由度。我们排除暗物质质量低于$\sim$ 4兆电子伏在95%的置信度为所有暗物质自旋和暗光子质量。这些界限保持不管额外的新的光，惰性自由度在黑暗的部门，和暗物质-电子散射截面许多数量级低于目前的实验限制。这些限制的强度只会随着未来的CMB实验而继续改善。
2022-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinogenic CMB spectral distortions
该研究提出利用CMB谱畸变缓解有效中微子数无法唯一确定辐射源的简并问题，分析中微子产生的CMB谱畸变机制，指出二者协同可探测以中微子耦合为主的隐藏区，拓展联合实验的参数探测空间。
2025-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Comptonization of CMB in galaxy clusters. Monte Carlo computations
我们考虑的问题是确定由于热Sunyaev-Zeldovich效应引起的宇宙微波背景（CMB）谱形的变化。我们数值模拟了宇宙微波背景辐射在热的星系际麦克斯韦等离子体压缩下的光谱强度。为此，我们开发了一个带光子权重的相对论蒙特卡罗程序。该程序使我们能够在较宽的能量范围内构造康普顿化CMB谱。将结果与已知的解析解和以前的数值模拟进行比较。我们还计算了从云中出现的辐射强度的角分布，这表明tSZ效应的光谱形状对于不同方向的逃逸光子是不通用的。该数值方法可以模拟不同光学深度、温度、光子源初始光谱及其空间分布的康普顿化过程，所得结果对研究星系团的轮廓有一定的意义。
2020-09-30 astro-ph.CO
Non-Gaussian isocurvature perturbations in dark radiation
我们研究了暗辐射中等曲率扰动的非高斯性质，其中包括活跃的中微子和额外的轻物种，如果存在的话。我们首先推导出的原始扰动的曲率和暗辐射等曲率扰动的混合物的双谱的表达式。我们还讨论了在我们的模型中产生的CMB双谱，并预测CMB约束的非线性参数的基础上的Fisher矩阵分析。提出了一些具体的粒子物理模型，其中可能产生额外轻物质的大等曲率扰动和/或中微子密度等曲率扰动及其非高斯性。因此，在暗辐射等曲率扰动的非高斯检测将给我们一个机会，以确定额外的轻物种和轻子不对称性的起源。
2012-07-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Transformation of the angular power spectrum of the Cosmic Microwave Background (CMB) radiation into reciprocal spaces and consequences of this approach
固体物理的形式主义为宇宙学问题的研究提供了一个新的工具。它演示了如何这种新的方法可能是有用的宇宙微波背景（CMB）数据的分析。在将残余辐射的各向异性谱变换到一个特殊的二重倒易空间之后，就有可能提出一个简单而一般的描述，即用“残余辐射因子”来描述残余光子与物质的相互作用。这个因素使我们能够处理变换CMB各向异性谱的傅里叶变换，从而到达一个倒易空间中的径向电子密度分布函数（RDF）。因此，可以估算出数量级为~100 [m]的物体之间的距离，而普通物质的密度为~ 1 E-22 [kg.m-3]。另一种分析基于CMB辐射光谱的直接计算，将其转换为简单的倒易空间，并结合适当的结构建模，证实了簇结构。物体的内部结构可能是由距离12 [cm]的星团形成的，而星团的内部结构由距离约0.3 [nm]的粒子组成。这项工作明确地指出，集群过程和集群状结构的问题，从而有助于了解结构的密度波动。同时，当宇宙对光子变得透明时，它对宇宙的结构有了更多的了解。聚类可能同时是一种新的物理效应，过去没有充分考虑到这一点。根据我们的定量考虑，可以估计物体和集群中的粒子（质子，氦核，电子和其他粒子）的数量以及物体中的集群数量。
2011-05-05 astro-ph.CO physics.atm-clus
Sensitivity forecasts for the cosmological recombination radiation in the presence of foregrounds
宇宙复合辐射（CRR）是宇宙微波背景（CMB）不可避免的$Λ$ CDM谱畸变之一。虽然它显示了跨dm-mm波长的丰富光谱结构，但它也是目标最小的信号之一。在这里，我们进行了详细的预测，预期的灵敏度水平，不仅需要检测，而且还提取宇宙学信息的CRR中存在的前景。我们使用${\tt CosmoSpec}$来计算CRR，包括所有重要的辐射转移效应和对复合动力学的修改。我们确认，整体CRR信号的检测是可能的光谱仪的概念，如${\it SuperPIXIE}$。然而，为了真正利用宇宙学信息，需要$\simeq 50$倍更灵敏的光谱仪。虽然非常未来，这可以提供对原始氦丰度$Y_p$的独立约束，并探测BBN和复合过程中额外相对论自由度的存在。当考虑将CMB光谱仪与现有CMB数据相结合时，显著改善对其他宇宙学参数的约束需要更高的灵敏度（$\simeq 5$的另一个因素）。在很大程度上，这是由于天体物理前景，有趣的是，它并没有降低对$Y_p$和$N_{\rm eff}$的约束。因此，未来的CMB光谱仪可以开辟一种探测非标准BBN场景，暗辐射和无菌中微子的新方法。此外，使用CRR结合现有的和即将到来的CMB各向异性数据，可以间接探测暴胀物理学。
2020-06-08 astro-ph.CO
Anisotropic thermal Sunyaev-Zel'dovich effect and the possibility of an independent measurement of the CMB dipole, quadrupole and octupole
本文研究了各向异性辐射对Sunyaev-Zel'dovich（SZ）团簇的康普顿散射引起的宇宙微波背景（CMB）频谱畸变的影响。我们推导出修正的热SZ效应由于多极$\ell=1,2,3$的各向异性的CMB辐射的存在。我们发现，这种效果给我们一个机会，在我们的位置使用附近的星系团的扭曲信号的CMB偶极，四极和八极角各向异性的独立评估和区分萨克斯-沃尔夫（SW）和综合萨克斯-沃尔夫（ISW）的影响，通过结合这些信号从遥远和附近的集群。未来的太空任务“毫米波”将具有前所未有的灵敏度，这将使我们有可能观察到我们正在考虑的光谱失真。
2019-02-21 astro-ph.CO
Contribution of domain wall networks to the CMB power spectrum
我们采用基于PRS算法的三个畴壁模拟，从辐射时代到晚时间暗能量统治时代，计算了膨胀宇宙中畴壁网络的能量动量张量分量.在辐射，物质和宇宙学常数时代的不平等的时间常数计算使用的标度制度的每个模拟。确定了畴壁网络的CMB功率谱。有史以来第一次定量约束的畴壁表面张力得到使用马尔可夫链蒙特卡罗方法;能量尺度的畴壁为0.93兆电子伏，这是接近，但低于Zel 'dovich界，确定。
2015-05-14 astro-ph.CO
CMB Distortions from Superconducting Cosmic Strings
我们重新考虑了超导弦的电磁辐射对宇宙微波背景（CMB）的μ-和y-畸变的影响，导出了弦张力μ_s和电流I的当前（COBE-FIRAS）和未来（PIXIE）约束。我们发现PIXIE中CMB的不畸变将对μ s和I施加强约束，留下轻弦（G μ s < 10^{-18}）或相对弱的电流（I < 10 TeV）的可能性.
2012-12-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stringent Limit on Primordial Magnetic Fields from the Cosmic Microwave Background Radiation
原初磁场（PMF），在宇宙重组之前就存在，引起小尺度的重子密度涨落。这些不均匀性导致了不均匀的复合过程，改变了宇宙微波背景辐射（CMB）的大尺度各向异性的峰值和高度。利用数值可压缩MHD计算和蒙特卡罗马尔可夫链分析，比较计算的CMB各向异性与\textit{WMAP}和\textit{Planck}卫星观察到的，我们得到的推定PMF的大小的限制。我们发现，{ \it总}剩余的现今字段，集成在所有的尺度，不能超过47 pG的尺度不变的PMFs和8.9 pG的PMFs与紫色Batchelor光谱在95%的置信水平。这些限值比CMB先前规定的PMF限值（未考虑此效应）严格一个数量级以上。
2019-07-11 astro-ph.CO
Local burst model of CMB temperature fluctuations: luminescence in lines of primary para- and orthohelium
我们已经考虑了在膨胀的宇宙中，从主HeI系列的谱线中的一个源吸收连续辐射而形成发光的从属HeI谱线。有人建议，在某个时刻的时间，相应的红移$z_{0}$，爆发的超平衡黑体辐射的温度$ T+ΔT $发生。这种辐射在主HeI系列谱线中的不同$z <z_{0}$处被部分吸收，然后转换成从属谱线的辐射。如果$ ν_{ij} $是起源于某个$z$的某个从属线路的跃迁的实验室频率，那么在当前时间，它的频率将是$ ν=ν_{ij}/(1+z) $。对于不同的$z$（以及因此对于不同的$ ν$），计算了对位氦和正氦的次级谱线的量子产率-次级谱线中发射的光子数，每个初始激发原子和谱线轮廓。考虑了不同的泵送通道。给出了球对称辐射源发光线辐射强度的空间分布和角分布。结果表明，对于足够大的$ ΔT/T $，发光线可以是非常明显的黑体背景辐射的光谱。
2018-08-15 astro-ph.CO physics.atom-ph
Phases of New Physics in the CMB
众所周知，宇宙中微子背景的涨落会在宇宙微波背景的声学峰值中产生相移。正是通过对这种效应的敏感性，最近的CMB数据提供了对自由流中微子的可靠探测。在本文中，我们重新审视的相位移的CMB各向异性谱作为一种新的物理探索。相移是特别有趣的，因为它的物理起源是强烈约束的格林函数的引力势的分析性质。对于绝热涨落，相移需要传播速度快于光子-重子等离子体中涨落速度的模式。这种可能性是通过自由流动的相对论粒子实现的，例如中微子或其他形式的暗辐射。可替代地，相移可以由等曲率波动引起。我们提出了简单的模型来说明这些影响。然后，我们提供观测约束普朗克温度和偏振数据的其他形式的辐射。我们还预测了未来CMB第四阶段实验的能力。只要有可能，我们给我们的结果的分析解释。
2017-03-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial lepton asymmetries in the precision cosmology era: Current status and future sensitivities from BBN and the CMB
使用一个新的极端贫金属系统的样本，EMPRESS调查最近报告了一个原始的氦丰度是$3σ$小于从标准的大爆炸核合成（BBN）方案的预测。这个测量可以解释为电子中微子味中原始轻子不对称性的暗示。EMPRESS结果的启发，我们提出了一个全面的分析轻子不对称性的测量原始元素的丰度，随着宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克。假设我们的宇宙中没有暗辐射，我们发现电子中微子化学势$ξ_{ν_e} = 0.043 \pm 0.015$，它偏离零$2.9σ$。如果不假设宇宙中暗辐射的丰度，化学势为$ξ_{ν_e} = 0.046 \pm 0.021$，它与零的偏差为$2.2σ$。我们还发现，这一结果是相当不敏感的核反应速率的选择。如果氦的真实丰度与EMPRESS中心值相对应，那么西蒙斯天文台和CMB-S4未来的CMB观测将分别增加非零轻子不对称性对$4σ$和$5σ$的重要性（假设没有暗辐射），或对$3σ$的重要性（假设没有暗辐射的丰度）。
2023-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Testing distance duality with CMB anisotropies
我们限制偏差的形式$T\propto (1+z)^{1+ε}$从标准的红移温度关系，相应的修改距离对偶性为$D_L=(1+z)^{2(1+ε)} D_A$。我们考虑一个相容模型，其中背景和扰动方程都改变了。为此，我们引入了一种暗辐射粒子，光子能量密度转移，并假设$ε\ge0$。普朗克2015年发布的高多极温度加低多极数据给出了95% C. L时的极限$ε<4.5\times 10^{-3}$。改进这种仅CMB结果的主要障碍是$ε$与物理物质密度$ω_{\rm b}$和$ω_{\rm c}$之间的强简并性。对氘丰度的限制提高了对$ε<1.8\times 10^{-3}$的限制。添加普朗克高多极CMB极化和BAO数据导致一个小的改进，与此最大的数据集，我们得到$ε<1.3\times 10^{-3}$。该数据集将目前的暗辐射能量密度限制为总光子加暗辐射密度的至多12%。最后，我们讨论了暗辐射与相对论粒子有效数$N_{\rm eff}$之间的简并关系，并考虑了暗辐射扰动和允许$N_{\rm eff}$对结果的影响。
2016-04-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Generation of CMB B-mode Polarization from Circular Polarization
在这项工作中，我们考虑非零圆偏振的CMB辐射作为一个新的相互作用的结果。然后，我们重写的玻尔兹曼方程的斯托克斯参数$Q$，$U$和$V$，并表明，圆偏振可以产生的B-模式偏振，即使没有张量扰动存在。
2015-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino and Dark Radiation properties in light of latest CMB observations
最近南极望远镜和阿塔卡马宇宙学望远镜在高多极上对宇宙微波背景的测量似乎不同意他们关于中微子和暗辐射性质的结论。本文将ACT和SPT数据与Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP 9）9年的观测数据、重子声学振荡数据、哈勃望远镜的哈勃常数测量数据和Ia超新星光度距离数据相结合，对不同宇宙学情景下的暗辐射和中微子性质提出了新的界限。在标准的三重中微子情况下，如果从分析中去除重子声学振荡数据，并利用哈勃望远镜测量，两个高多极探针给出类似的结果。一个类似的结果是在一个标准的宇宙学与内夫无质量中微子，虽然在这种情况下，这两个测量之间的协议也同时考虑到重子声学振荡数据和哈勃太空望远镜的测量改善。在内夫大质量中微子的情况下，两个高多极探针给出了非常不同的结果，无论外部数据集中使用的组合分析。在这种情况下，其中一个黑暗的辐射背景与未知的聚类属性也被认为是，SPT数据似乎排除了标准值的暗辐射粘度cvis=1/3在2西格玛CL，发现证据的大规模中微子只有当结合SPT数据与BAO测量。
2013-03-01 astro-ph.CO hep-ph
Imprints of the post recombination dissipation of helical magnetic field on the Cosmic Microwave Background Radiation
天体物理磁场衰减主要通过两个过程，即双极扩散和湍流。通过上述过程对宇宙微波背景（CMB）辐射的影响，文献中较早地导出了对非螺旋磁场强度和谱指数的约束。在不同的成磁模型中，磁场也会产生螺旋分量，这可以解释较大的相干长度磁场。在这项研究中，我们专注于研究后复合衰减的最大螺旋磁场通过双极扩散和衰减的磁湍流的影响和这种衰减对CMB的影响。我们发现，螺旋磁场导致重子温度和电离分数的演变的变化，这反过来又导致修改的CMB温度和极化各向异性。这些修改是不同的，由于非螺旋磁场的变化依赖于强度和频谱指数的磁场功率谱。
2020-10-17 astro-ph.CO
Constraints from the CMB temperature and other common observational data-sets on variable dark energy density models
按照Jetzer等人的思路，讨论了密度标度为rho_x \propto（1+z）^m，z为红移的变暗能量模型的热力学和动力学性质，证明了这类模型导致物质和辐射的产生/破裂，从而影响宇宙中物质和辐射成分的演化.特别是，我们集中在辐射的温度红移关系，这已被约束使用最近收集的宇宙微波背景（CMB）温度测量z ~ 3。这是第一次，我们结合了一组独立的测量（超新星Ia距离模量，CMB各向异性，大尺度结构和哈勃参数的观测数据），这是通常采用约束暗能量模型的观测探测。我们发现，在不确定性，该模型是无法区分的宇宙学常数，不交换任何粒子与其他组件。无论如何，虽然温度测量和Ia超新星倾向于预测轻微衰减的模型，但如果包括CMB数据，情况正好相反。未来的观测，特别是在大红移的CMB温度的测量，将允许给出更坚实的边界上的有效状态方程参数w_eff的这种暗能量模型。
2011-07-22 astro-ph.CO gr-qc
The impact of a new median statistics $H_0$ prior on the evidence for dark radiation
最近的分析，包括宇宙微波背景（CMB）的各向异性测量从阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜已经暗示在两个标准偏差以上的暗辐射成分的存在。然而，这一结果敏感地依赖于哈勃常数之前的HST假设，其中$H_0=73.8\pm2.4$ km/s/Mpc为68% c.l.。从Huchra汇编的537个非CMB $H_0$测量值的中值统计（MS）分析中，我们推导出68% c.l.时的$H_0=68 \pm2.8$ km/s/Mpc，与最近对$H_0$测量的完整Huchra列表的分析结果非常一致。该结果也与68% c. l.时的$H_0=69.7\pm2.5$ km/s/Mpc值完全一致。在标准$Λ$ CDM模型的假设下从CMB测量获得。我们表明，与MS $H_0$之前的证据，暗辐射被削弱到$\sim 1.2$标准差。通过相对论自由度$N_{eff}$的有效数参数化暗辐射分量，我们发现$N_{eff}=3.98\pm0.37$在68% c. l. HST之前和$N_{eff}=3.52\pm0.39$在68% c.l.在MS之前。我们还讨论了中微子质量和原始氦丰度目前的限制的影响。
2012-07-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
An Introduction to the Planck Mission
宇宙微波背景（CMB）是宇宙中最古老的光。今天，它被看作是覆盖整个天空的温度接近均匀的2.73 K的黑体辐射。该辐射场不是完全均匀的，但在其中包括δ（T）/T ~ 10 E-5级的温度各向异性。早期宇宙的物理过程在这些CMB各向异性中留下了它们的指纹，这些CMB后来发展成为我们今天看到的星系和大尺度结构。因此，CMB各向异性观测是宇宙学的关键工具。普朗克任务是欧洲航天局（ESA）对CMB的探测。其独特的设计允许CMB各向异性测量更高的精度在更广泛的规模比以往任何时候。本文介绍了普朗克任务，包括它的目标和动机，它的仪器和技术，CMB的物理，如何克服污染的天体物理前景，以及该任务迄今为止产生的关键宇宙学结果。
2017-07-28 astro-ph.CO
Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using the CMB quadrupole
宇宙微波背景（CMB）辐射在星系团中的散射，根据星系团位置光子分布的四极各向异性，产生偏振信号。这个“远程四极”来自于测量的诱导极化提供了一个机会，重建原始的大尺度波动。我们讨论，比较本地CMB四极预测这些重建的原始波动和CMB卫星所做的直接测量可能使我们能够测试宇宙方差极限之外的暗能量。
2022-02-23 astro-ph.CO
A Model for Dipole Modulation of CMBR Polarization
本文提出了一个在宇宙背景微波辐射（CMBR）极化场Q和U中偶极调制的模型。它示出的调制导致l和l多极子之间的相关性，其中l = l或l = l \pm 1，但l = l的情况下的贡献在m上求和后抵消。我们进行了详细的数学分析的E和B模式的相关性，并获得最终结果的封闭形式。
2015-10-05 astro-ph.CO
Detection of relic gravitational waves in the CMB: Prospects for CMBPol mission
通过残留引力波在宇宙微波背景辐射中的印记来探测残留的引力波，是计划中的CMBPol任务的最重要任务之一。在最简单可行的理论模型中，引力波背景由两个参数表征，张量标量比$r$和张量谱指数$n_t$。在本文中，我们分析了这两个参数，$r$和$n_t$的潜在联合约束，使用CMBPol任务的潜在观测，预计将检测遗迹引力波，如果$r\gtrsim0.001$。讨论了宇宙弱透镜效应、各种前景辐射和系统误差等污染物对系统的影响。
2011-02-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic dipoles of active galactic nuclei at optical and radio wavelengths display much larger amplitudes than the cosmic microwave background dipole
本研究重新分析QUAIA类星体样本和NVSS星表，发现AGN宇宙偶极子振幅为CMB偶极子的3-4倍，且随机现象无法解释该系统性不对称，对相关宇宙学研究有重要意义。
2024-05-07 astro-ph.CO
Probing Scalar-Photon Coupling in the Early Universe: Implications for CMB Temperature and Anisotropies
针对哈勃张力问题，本研究拓展早期暗能量模型分析，探究标量-光子耦合对CMB温度-红移关系及各向异性的影响，发现其可引发温度关系偏离、移动声学峰，为协调宇宙学观测提供可检验机制。
2025-05-21 astro-ph.CO
Measuring inflaton couplings via dark radiation as $ΔN_{\rm eff}$ in CMB
研究通过暴胀子衰变产生的暗辐射对$N_{eff}$的贡献，利用Planck-2018等CMB数据约束暴胀子耦合与质量参数空间，并预测未来CMB实验的探测范围。
2023-10-19 astro-ph.CO hep-ph
On the baryon acoustic oscillation amplitude as a probe of radiation density
星系分布中的重子声学振荡（BAO）特征已被广泛研究，作为探测宇宙距离和膨胀历史以及暗能量的优秀标准标尺。相比之下，BAO特征的振幅得到了相对较少的研究，主要是由于有限的信噪比，以及由于星系偏置，非线性聚类的影响和对几个宇宙学参数的依赖而引起的复杂性。正如预期的那样，BAO特征的振幅对宇宙重子分数很敏感：对于标准辐射含量，宇宙微波背景（CMB）声学峰值精确地限制了这一点，BAO振幅在很大程度上是一个冗余的交叉检查。然而，CMB主要限制红移的物质辐射的平等，z_eq，和重子/光子比：如果一个非标准的辐射密度N_eff是允许的，增加N_eff，同时匹配的CMB峰值导致减少重子分数和较低的相对BAO振幅。我们从星系的关联函数（Eq.~从线性理论模型中，我们发现这主要是敏感的N_eff和其他宇宙学参数相当不敏感。需要从N体模拟中进行更详细的工作，以限制非线性和尺度依赖的星系偏差对这一可观察性的影响。
2014-01-14 astro-ph.CO
Detecting relic gravitational waves in the CMB: Optimal parameters and their constraints
通过残留引力波在宇宙微波背景辐射中的印记来探测残留引力波的前景，为研究极早期宇宙提供了一个极好的机会。在最简单可行的理论模型中，RGW背景的特征在于两个参数，张量-标量比$r$和张量谱指数$n_t$。本文利用即将进行的宇宙微波背景辐射实验的数据，分析了这两个参数$r$和$n_t$的潜在联合约束。引入最佳枢轴多极$\ell_t^*$的概念，我们发现在这个枢轴多极参数$r$和$n_t$是不相关的，并有最小的方差。导出了最佳主元多极数$\ell_t^*$的解析表达式，以及参数$r$和$n_t$的方差.我们用数值模拟方法验证了这些分析计算，并发现在20%以内的协议。分析结果为未来宇宙微波背景辐射观测对遗迹引力波的探测能力提供了一种简单的估算方法。
2009-03-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Precision Calculation of Dark Radiation from Spinning Primordial Black Holes and Early Matter Dominated Eras
我们提出了精确的计算暗辐射的形式引力子来自霍金蒸发的旋转原始黑洞（PBH）在早期宇宙。我们的计算采用了一个仔细的治疗扩展自旋分布的人口的PBH，PBH再加热温度，和相对论自由度的数量。我们将我们的精度结果与文献中现有的结果进行比较，并显示了BBN和CMB暗辐射的当前界限对PBH的限制，以及CMB第4阶段实验的预计灵敏度。作为一个应用程序，我们认为PBH的情况下形成的早期物质主导时代（EMDE）。我们计算引力子生产从各种PBH自旋分布相关的EMDE，并发现PBH在整个质量范围内的$10^9\,$ g将受到约束的测量从CMB阶段4的实验，假设PBH来支配宇宙之前霍金蒸发。我们还发现，对于PBH与单色自旋$a^*>0.81$，所有PBH质量范围内的$10^{-1}\,{\rm g} < M_{\rm BH} <10^9\,$ g将探测CMB阶段4实验。
2021-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
CMB power spectra induced by primordial cross-bispectra between metric perturbations and vector fields
本文研究了由暴胀模型中暴胀子和矢量场耦合产生的度规微扰和矢量场的互双谱所产生的宇宙微波背景辐射的温度和偏振各向异性。如果再加热后矢量场仍然存在，则辐射占优时期由矢量场组成的各向异性应力会增强原初标量和张量涨落。我们表明，通过这种增强的原始交叉双谱产生不仅CMB双谱，但CMB功率谱。一般来说，我们可以预期这种交叉双谱产生标量和张量涨落之间的非平凡模式耦合信号。然而，我们明确表明，这种模式耦合信号不出现在CMB功率谱。通过对CMB标量模功率谱的数值分析，我们发现，虽然这些交叉双谱的信号小于初级非电磁信号，但它们具有一些特征，例如温度和偏振模式的负自相关。另一方面，信号从张量模式几乎是可比的主要非电磁的，因此观察到的$B$模式频谱的形状可能偏离预测在非电磁的情况下。这些印记可能有助于我们判断早期宇宙中标量场和矢量场之间是否存在耦合。
2012-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Generation of Circular Polarization of CMB via Polarized Compton Scattering
宇宙学的标准方案预测通过汤姆逊散射的宇宙微波背景辐射（CMB）的线性偏振的可测量量，而通过该方案，圆偏振的产生被排除在外。另一方面，在观测证据中并未排除CMB的圆偏振。本文研究了宇宙微波背景辐射光子与极化宇宙电子的康普顿散射产生圆极化。我们考虑极化康普顿散射的动机来自于大尺度外磁场的影响、手征磁不稳定性和宇宙电子的新物理相互作用。结果表明，在标量微扰的作用下，极化康普顿散射的阻尼项可以在CMB辐射中产生圆极化，使得CMB圆极化功率谱$C_l^{V(S)}$正比于CMB温度各向异性功率谱$C_l^{I(S)}$，也正比于$δ^2$，后者是极化电子数密度占净左旋或右旋极化总电子数密度的分数.我们已经讨论过，至少我们需要$δ<10^{-4}$来找到与所报道的CMB圆偏振上限的一致性。
2018-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Gravitational Waves and Cosmic Microwave Background Radiation
这是2009年7月在巴黎举行的第12届马塞尔·格罗斯曼会议的OC 1平行会议“原始引力波和CMB”上发表的演讲摘要。这些报告和讨论表明，在理论和观测方面取得了重大进展。看来，现有的数据提供了一些迹象的存在引力波的贡献的CMB各向异性，而正在进行的和计划的观测工作很可能将这些迹象转化为更有信心的声明有关的实际检测。
2010-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
