Neutrino physics from Cosmology
近年来，精密宇宙学已经成为粒子物理学越来越强大的探测器。也许最好的例子就是中微子质量的严格宇宙学上限。然而，中微子物理学的其他方面，例如它们的退耦历史和可能的非标准相互作用，也可以通过观察宇宙结构来探索。在这里，我回顾了中微子性质的宇宙学界限的现状，并讨论了未来观测的潜力，例如最近批准的EUCLID任务，精确测量中微子的性质。
2013-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Sterile neutrinos with pseudoscalar self-interactions and cosmology
在电子伏特质量范围内的惰性中微子是由一些地面中微子实验暗示的。然而，这样的中微子与来自宇宙微波背景和大尺度结构的数据高度不相容。本文讨论了如何在一种新的赝标相互作用下使eV的不育中微子与地面中微子数据相一致。我们表明，这个模型可以调和eV的无菌中微子在宇宙学中，提供了一个适合所有可用的数据，这是一个更好的方式比标准的$Λ$ CDM模型与一个额外的完全热化的无菌中微子。特别是，它也倾向于哈勃参数的值更接近当地测量值。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Shedding Light on Dark Matter and Neutrino Interactions from Cosmology
在$\rmΛ$ CDM宇宙学中，暗物质（DM）和中微子被假定为不相互作用。然而，也有可能存在DM-中微子相互作用的情况，导致DM与中微子的散射和DM湮灭为中微子。我们通过利用普朗克2018年数据集（高-l TT+TE+EE，低-l TT，低-l EE）根据宇宙学数据调查了这种情况的可行性，并根据相同的情况约束这些过程。我们还讨论了一个存在DM-中微子相互作用的可行粒子DM模型，并将得到的约束映射到模型的参数空间。
2021-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Sterile Neutrino Cosmology with Terrestrial Oscillation Experiments
我们探讨了地面中微子振荡实验和天体物理/宇宙学测量在探测不育中微子存在方面的互补性。我们发现，即将到来的加速器中微子实验将不会改善约束的时候，他们是可操作的，但反应堆实验已经可以探测参数空间超出了普朗克的范围。我们强调宇宙学实验和反应堆反中微子实验之间的紧张关系，并列举了解决这种紧张关系的几种可能性。
2019-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Light sterile neutrinos and pseudoscalar interactions in cosmology
短基线（SBL）中微子振荡异常暗示了质量约为1 eV的无菌中微子的存在。然而，如果没有新的物理假设，这样的中微子与宇宙学数据，特别是来自宇宙微波背景（CMB）的数据是高度不相容的。一个有趣的可能性，调和宇宙学中的1 eV无菌中微子的存在是一个新的赝标量相互作用的存在。如果无菌中微子经历了这样的赝标相互作用，宇宙学分析的完整CMB数据更倾向于一个无菌中微子的质量是完全兼容的SBL测定。额外的相互作用也可以获得改进的兼容性的宇宙学预测与当地测量的哈勃参数。
2017-01-16 astro-ph.CO hep-ph
Testing 3+1 and 3+2 neutrino mass models with cosmology and short baseline experiments
最近的短基线中微子振荡实验和宇宙微波背景各向异性测量的结果表明存在额外的不育中微子。在本文中，我们适当地结合这些数据集，推导出3+1和3+2框架中的不育中微子质量的界限，发现两个数据集之间潜在的良好协议。然而，当分析中包括星系团时，振荡和宇宙学数据之间的张力明显存在。
2012-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino mass in cosmology: status and prospects
我给宇宙学中的中微子质量的影响的概述，侧重于他们在宇宙学扰动的演变中发挥的作用。我将讨论如何最近的观测宇宙微波背景各向异性和大规模的物质分布可以探测中微子质量更高的精度比目前的实验室实验。我描述了几种新的技术，将用于探测宇宙学在未来，以及在非线性物质的功率谱和相关的观测量的计算的最新进展。
2011-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Right-handed Neutrino Dark Matter, Neutrino Masses, and non-Standard Cosmology in a 2HDM
本文在双希格斯玻色子模型中研究了弱尺度右手中微子的暗物质现象。直接探测实验中的预期信号与通常的自旋无关和自旋相关分类不同，因为与夸克的散射取决于暗物质的自旋。暗物质遗迹密度是由热冻结和非标准宇宙学的存在所决定的，在非标准宇宙学中，阿贝尔规范对称性是暗物质产生机制的关键。我们表明，这样的对称性使我们能够同时解决中微子质量和一般两个希格斯双重模型的建设存在的味道问题。最后，我们勾勒出参数空间的区域，服从碰撞器，微扰么正性和直接检测约束。
2020-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology seeking friendship with sterile neutrinos
精确宇宙学和大爆炸核合成理论倾向于宇宙中除了光子和普通中微子之外的额外辐射，这支持了低质量无菌中微子的存在。我们利用WMAP 7年的观测数据，ACBAR、BICEP和QuAD的小尺度CMB观测数据，SDSS第7次发布的观测数据，以及HST观测的哈勃参数测量数据，推导了热激发无菌中微子态的共同质量标度m_s和有效数N_s的可信区域。我们的结果与LSND和MiniBooNE所提出的一个或两个不育中微子的存在是一致的，如果m_s在亚eV范围内.
2010-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos in Cosmology
本文系统回顾了中微子在宇宙学中的关键作用，涵盖退耦过程、有效自由度约束、质量总和与质量谱限制、质量排序对实验设计的影响，并展望了直接探测宇宙遗迹中微子的前景。
2024-04-30 astro-ph.CO hep-ph
Are priors responsible for cosmology favoring additional neutrino species?
最近的宇宙学数据和味振荡实验（MiniBooNE和LSND）的结果都支持低质量无菌中微子的存在。宇宙学数据似乎微弱地支持宇宙中除了光子和三个标准中微子家族之外的其他形式的辐射。我们重新考虑宇宙学的证据，使额外的有效中微子种类的先验独立的置信区间尽可能。我们发现，一旦先验依赖被删除，最新的宇宙学数据显示没有证据偏离中微子物种的标准数。
2011-06-24 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with sterile neutrino masses from oscillation experiments
从宇宙学和中微子振荡实验中都有线索表明，一个或两个电子伏特质量的无菌中微子是有利的。我们认为，从短基线中微子实验与宇宙学观测相结合的数据的影响。特别是我们考虑宇宙模型的状态方程的暗能量和曲率是允许变化的。我们发现短基线实验和宇宙学结果的一致性取决于所使用的宇宙学数据集。当这两个是一致的，我们发现，从短基线实验中包含的信息，只有轻微的影响宇宙学模型参数的首选值。具有宇宙学常数型暗能量和零曲率的宇宙仍然与我们使用的数据完全一致。我们还报告说，在10 eV的范围内的热化不育中微子是完全符合广泛的宇宙学数据，只要不考虑的物质功率谱的信息。
2013-03-19 astro-ph.CO hep-ph
Large neutrino mass in cosmology and keV sterile neutrino dark matter from a dark sector
该研究提出扩展跷跷板模型，通过暗扇区U(1)规范相互作用使暗物质与标准模型微中子热平衡，抑制活跃中微子丰度，从而调和宇宙学中微子质量与暗物质问题，并预言有效中微子种类数微增，可被未来CMB任务探测。
2025-04-19 astro-ph.CO hep-ph
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
Neutrinos in Astrophysics and Cosmology: Theoretical Advanced Study Institute (TASI) 2020 Lectures
我介绍了中微子质量和混合的早期宇宙的稠密环境和天体物理环境中的后果。热效应和物质效应的两个中微子形式主义的背景下进行审查，与方法的扩展到多个中微子。观测到的大中微子混合角对宇宙学轻子（或中微子）不对称性有最强的约束，而新的无菌中微子提供了丰富的可能的新物理，包括轻子不对称性的产生以及暗物质的候选者。本文还综述了宇宙微波背景和大尺度结构对中微子质量和能量密度的限制。最后，我回顾了X射线天文学如何成为中微子物理学的一个分支，在寻找千电子伏级的无菌中微子暗物质辐射衰变。
2021-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Mass from Cosmology: Probing Physics Beyond the Standard Model
宇宙观测的最新进展使我们即将发现中微子质量的绝对尺度。非零中微子质量是标准模型之外的新物理学的已知证据。在过去的十年中，我们对大质量中微子存在下物质聚集的理解有了显着的提高，产生了比任何实验室实验都更严格的宇宙学约束，并且在未来十年中将显着提高，从而保证了绝对中微子质量尺度的检测。
2019-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with self-interacting sterile neutrinos and dark matter - A pseudoscalar model
短基线中微子振荡实验已经显示出在eV质量范围内存在额外的无菌中微子的迹象。这样的无菌中微子与宇宙学是不相容的，因为它们抑制结构的形成，除非它们可以在早期宇宙中被阻止热化，或者通过随后的衰变或湮灭被去除。在这里，我们提出了一个新的情况下，不育中微子和暗物质耦合到一个新的，轻的赝标量。这可以防止不育中微子的热化，并使暗物质充分地自我相互作用，从而对银河系动力学产生影响，并可能解决标准冷暗物质场景中的一些已知问题。更重要的是，它导致了一个强自相互作用的等离子体的无菌中微子和赝标量在晚些时候，并提供了一个很好的适合CMB数据。通常的宇宙学中微子质量问题是避免了不育中微子湮灭为伪标量。$H_0$的优选值基本上高于标准$Λ$ CDM中的值，并且与局部测量的一致性更好。
2015-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Probing relic neutrino decays with 21 cm cosmology
我们展示了如何21厘米宇宙学可以测试遗迹中微子辐射衰变成不育中微子。利用最近的EDGES结果，我们得到的衰减中微子的寿命的限制。如果EDGES异常将被证实，那么有两个解决方案，一个是比宇宙年龄长得多的寿命，另一个是比宇宙年龄短得多的寿命，这表明残余中微子辐射衰变可以以简单的方式解释异常。我们还展示了如何将EDGES结果与射电背景观测结果相结合，表明在拟议的非标准宇宙学场景中，ARCADE 2过剩也可以与EDGES异常一起再现。我们对EDGES探测到的红移处的比强度的计算也适用于衰变暗物质的情况，并修正了以往文献中的一个有缺陷的表达式。
2018-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Determining the Neutrino Lifetime from Cosmology
我们探讨的宇宙学信号的理论，中微子衰变成不可见的暗辐射后，成为非相对论性。我们表明，在这种情况下，不久的将来从欧几里得卫星的大尺度结构测量，当结合从普朗克的宇宙微波背景数据，可能允许一个独立的测定中微子的寿命和它们的质量之和。这些参数可以独立确定，因为欧几里得数据将覆盖一系列红移，允许跟踪结构随时间的增长。如果中微子在宇宙学时间尺度上是稳定的，这些观测可以将中微子寿命的下限提高7个数量级，从$\mathcal{O}(10)$年提高到$2\times 10^8$年（$95\%$ C.L.），而不会显著影响中微子质量的测量。另一方面，如果中微子在变为非相对论性后衰变，但衰变的时间尺度小于$\mathcal{O}(100)$百万年，那么这些观测结果不仅可以首次测量中微子质量的总和，还可以从宇宙学角度确定中微子的寿命。
2020-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino mass from Cosmology
中微子可以在宇宙的演化中发挥重要作用，修改一些宇宙学观测值。在这篇文章中，我们总结了宇宙学遗迹中微子的主要方面，我们描述了目前的宇宙学数据的精度可以用来了解中微子的属性，特别是它们的质量，提供补充信息的β衰变和中微子双β衰变实验。我们展示了如何分析当前的宇宙学观测，如各向异性的宇宙微波背景或大尺度结构的分布，提供了一个上限的总和中微子质量的顺序为1 eV或更少，从未来的宇宙学测量，预计将是敏感的中微子质量以及到亚eV范围内的非常好的前景。
2012-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Light sterile neutrinos: oscillations and cosmology
质量约为1 eV的轻惰性中微子作为所谓短基线中微子振荡异常的可能解释已经被研究了很多年。最近，几个中微子振荡实验报道的偏好非零值的混合角和平方质量差的积极无菌混合，但并不总是一致的。我回顾了我们目前的知识轻不育中微子在3+1模型，开始一个单独的讨论最相关的搜索的状态，然后分析出现的问题时，结合不同的探针在一个全球性的适合。还提供了一个简短的总结与宇宙学观测的紧张局势。
2019-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Long Range Interactions in Cosmology: Implications for Neutrinos
由于早期宇宙的密度很大，宇宙学非常适合研究长程相互作用的影响。在这篇文章中，我们探讨了如何能量密度和状态方程的费米子系统偏离通常假设的理想气体形式下的标量长程相互作用的范围远小于宇宙尺度的存在。在这种情况下，“小”尺度物理学可能会影响我们最大尺度的观测。作为一个基准，我们应用形式主义的自相互作用中微子，进行分析，目前和未来的宇宙学数据。我们的研究结果表明，目前的宇宙学中微子质量约束是完全避免在存在的长程相互作用，在不久的将来打开的实验室中微子质量检测的可能性。我们还证明了中微子实验室实验和未来EUCLID调查之间有趣的互补性。
2021-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Non-standard neutrino cosmology dilutes the lensing anomaly
尽管标准宇宙学模型取得了令人印象深刻的成功，但仍有一些异常现象与它的胜利背道而驰。其中之一是所谓的透镜异常：普朗克卫星观测到比预期更强的CMB引力透镜。中微子在这种异常中的作用大多被忽视，尽管它们在CMB透镜中起着关键作用，因为在标准情况下，它们往往会增加张力。在这里，我们表明，这强烈依赖于假设的中微子状态方程。我们证明，如果中微子尚未发现的长程相互作用，透镜模式显着影响，呈现透镜异常作为一个统计波动。因此，我们的研究结果打开了一个窗口，连接异常CMB透镜与现在和未来的宇宙学，天体物理学和中微子性质的实验室测量。
2022-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Flavor versus mass eigenstates in neutrino asymmetries: implications for cosmology
我们表明，如果它们存在，轻子数不对称性（$L_α$）的中微子味应该区别于质量本征态的（$L_i$），因为大爆炸核合成（BBN）的味本征态的边界不能直接应用于质量本征态。同样，质量本征态的宇宙微波背景（CMB）约束并不直接约束味不对称性。由于质量和味本征态的不同，中微子味的不对称性的宇宙学约束可以比传统的预期强得多，但不是唯一确定的，除非至少最重的中微子的不对称性得到很好的约束。作为一个例子，给出了$L_i$的宇宙学约束.
2017-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Statistical tests of sterile neutrinos using cosmology and short-baseline data
在本文中，我们重新审视的问题，宇宙学提供的情况下，用无菌中微子调用描述的SBL异常使用贝叶斯统计检验的信息。我们对不同宇宙学数据组合下的$Λ$ CDM $+r+ν_s$宇宙学数据进行了分析，得到了两个相关参数的边际宇宙学似然性，即无菌中微子质量$m_s$及其对早期宇宙能量密度的贡献$N_{\rm eff}$ .然后，我们提出了一个分析，以量化在哪一个级别的一个模型与一个无菌中微子是（不）有利于一个模型，只有三个活跃的中微子，使用短基线实验和宇宙学的结果。我们研究的依赖关系的结果上的宇宙学数据考虑，特别是列入最近的BICEP 2的结果和SZ集群数据从普朗克任务。我们发现，只有当集群数据包括一个额外的不育中微子的模型可以变得更有利于只有三个活跃的模型提供的不育中微子对辐射密度的贡献被抑制相对于完全热化的情况。我们还量化了宇宙学和SBL结果所暗示的不育中微子质量之间的兼容性水平。
2014-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino meets ultralight dark matter: $\boldsymbol{0νββ}$ decay and cosmology
我们研究了由超轻暗物质场与中微子耦合引起的无中微子双β衰变。如果耦合违反轻子数，$0νββ$衰变的影响是显着的，其中$ΔL=2$跃迁直接由暗物质场驱动，而没有进一步抑制小中微子质量。由于超轻暗物质可以用经典场很好地描述，因此这种效应的特征是衰变事件中的周期性调制模式。然而，我们发现，在早期宇宙中，这种耦合很可能会改变标准的宇宙学结果。特别是，中微子自由流的要求之前的物质辐射的平等严重约束的参数空间，使未来的$0νββ$衰变实验几乎看不到任何信号，即使与meV的有效中微子质量的灵敏度。
2022-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino properties from cosmology
宇宙学和地球实验之间的相互作用对于确定中微子物理学至关重要。事实上，宇宙学可以提供非常严格的，但依赖于模型，对中微子的某些性质的约束。在这里，我们专注于中微子质量和，审查了最新的电流范围和显示的结果，我们预测的灵敏度，未来的实验。最后，我们讨论了无菌中微子的情况下，解释如何非标准的无菌中微子自相互作用可以调和振荡异常与宇宙学。
2017-05-01 astro-ph.CO
The role of sterile neutrinos in cosmology and astrophysics
我们提出了一个全面的概述扩展的标准模型，其中包含三个右手（无菌）中微子的质量低于电弱标度[中微子最小标准模型，（nuMSM）]。我们考虑宇宙的历史，从暴胀时代到今天，并证明，大多数观察到的现象超出了标准模型可以在这个模型的框架内解释。我们回顾了宇宙的重子不对称性的机制在nuMSM和讨论的暗物质候选人，可以是温暖的或寒冷的，并满足所有现有的限制。从粒子物理学的观点，该模型提供了一个解释中微子味振荡。利用现有的实验技术可以验证nuMSM。
2009-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Consistent treatment of flavour-specific neutrino self-interactions in cosmology
Instituto de Física Corpuscular, CSIC-Universitat de València（粒子物理研究所，西班牙瓦伦西亚大学）；Departament de Física Tèorica, Universitat de València（理论物理系，西班牙瓦伦西亚大学）；UCLouvain, Centre for Cosmology, Particle Physics and Phenomenology (CP3)（天主教鲁汶大学，宇宙学、粒子物理与现象学中心）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）
本研究从量子动理学方程推导中微子质量态玻尔兹曼层级，发现组合流体方法可近似大多数味特异性中微子自相互作用，并量化了CMB约束的减弱因子。
2026-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino properties from cosmology
精密宇宙学能够以前所未有的精度测试基础物理学，包括中微子性质。在这项工作中，我回顾了中微子宇宙学的基础知识。我简要地描述了中微子如何影响宇宙学的观测，如各向异性的宇宙微波背景和波动的物质场。我显示当前的限制和预测的中微子质量$Σm_ν$和相对论性物种的数量$N_\mathrm{eff}$从选择的宇宙学数据的总和的敏感性。最后，我评论一下这些界限对中微子物理学的影响。
2018-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cornering (quasi) degenerate neutrinos with cosmology
鉴于宇宙学观测灵敏度的提高，我们研究了准简并中微子质量的情况。在标准宇宙学模型的最简单扩展中，我们发现准简并中微子受到现有宇宙学数据和中微子振荡实验的严格限制。我们发现，普朗克2018年宇宙微波背景（CMB）各向异性的观测结果不利于准简并中微子质量在$2.4$高斯$σ$的，而增加重子声学振荡（BAO）数据带来了拒绝5. 9 $σ$的。如果中微子质量之和是$Σm_ν= 60$ \meV（中微子振荡实验所允许的最小值），则可以排除准简并性的最高统计显著性将会出现;的确，正如从未来宇宙学探测器的组合中所预期的那样，15 meV的灵敏度将进一步提高到17 $σ$。我们讨论了这些预测的鲁棒性相对于基础宇宙学模型的假设，并比较它们与$β$衰变终点和中微子双β衰变研究的界限。
2020-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology and the neutrino mass ordering
我们提出了一个简单的方法来量化的中微子质量的总和从宇宙学界的倒中微子质量排序的可能排除。该方法是基于贝叶斯推断，并允许正常与反向排序的后验概率的计算。我们适用于一组特定的当前数据从普朗克CMB数据和大尺度结构调查的方法，提供了一个上限的中微子质量的总和为0.14 eV在95% CL。通过这种分析，我们获得了正常与倒置排序的后验几率约为2：1。如果宇宙学数据与振荡实验的数据相结合，几率会降低到大约3：2。对于排除宇宙学的倒序在超过95% CL，精度优于0.02 eV的总和是必要的。我们证明，这样的值可以达到与计划的观测大尺度结构通过分析人工模拟数据EUCLID一样的调查。
2016-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology Based on f(R) Gravity Admits 1 eV Sterile Neutrinos
它表明，最近的中微子振荡实验，有利于无菌中微子的质量为1 eV的顺序，和宇宙学数据施加严格的约束中微子质量从自由流抑制密度波动之间的紧张关系，可以解决目前的宇宙加速膨胀的模型的基础上f（R）引力。
2013-03-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The halo model in a massive neutrino cosmology
我们提供了大量的中微子宇宙学的背景下的晕模型的定量分析。我们讨论了所有必要的成分建模的非线性物质和冷暗物质的功率谱，并与N体模拟的结果，将大量的中微子进行比较。我们的中微子晕模型能够以$\sim 20\%$的精度捕捉到物质团簇的非线性行为，直到$k=10~h/$ Mpc的非常非线性尺度（这将受到重子物理的影响）。最大的差异出现在$k=0.5-1~h/$ Mpc的范围内，其中1-halo和2-halo项是可比的，并且也存在于无质量中微子宇宙学中。然而，在$k<0.2~h/$ Mpc尺度下，当中微子总质量为$<0.3$ eV时，我们的中微子晕模型在8%水平上与N体模拟结果一致.我们还将中微子非线性密度场模型化为线性和成簇分量之和，并预测了中微子功率谱和冷暗物质-中微子互功率谱，最高可达$k=1~h/$ Mpc，精度为$\sim$ 30%.对于质量低于0.15 eV的中微子晕模型捕获的中微子诱导的抑制，铸造的质量和无质量的情况下，与N体/中微子模拟的结果之间的物质功率比的2%的协议。最后，我们提供了一个简单的应用程序的晕模型：计算星系的集群，在无质量和大质量中微子宇宙学，使用一个简单的晕占领分布方案和我们的晕模型扩展。
2015-01-20 astro-ph.CO hep-ph
The Atacama Cosmology Telescope: The Persistence of Neutrino Self-Interaction in Cosmological Measurements
我们利用阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）DR 4的数据来寻找中微子自相互作用在宇宙微波背景中的存在。与以前的工作一致，后验分布，我们发现是双峰，与$Λ$ CDM和中微子强烈的自我相互作用的一个模式一致。通过将ACT数据与来自WMAP的大尺度信息相结合，我们发现由显著强的中微子自相互作用引起的中微子自由流的延迟开始与这些数据在$2-3σ$水平上是相容的。如过去所见，偏好转移到包含普朗克数据的$Λ$ CDM。我们确定，强中微子自相互作用的偏好在很大程度上是由角尺度对应于$700 \lesssim \ell \lesssim 1000$在ACT E模式偏振数据。这一区域有望成为区分中微子自相互作用模式的关键，并将很快用更敏感的数据进行探测。
2022-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Dark Matter-Neutrino Interaction from 21-cm Cosmology and Forecasts on SKA1-Low
本文利用21厘米宇宙学约束暗物质-中微子相互作用强度，发现其约束能力比现有观测高几个数量级，并对SKA1-Low的探测前景进行了预测分析。
2023-06-21 astro-ph.CO hep-ph
Observational constraints on varying neutrino-mass cosmology
我们考虑了精髓的一般模型，并研究了质量与场相关的大质量中微子物质对物质功率谱的影响。在最小耦合中微子物质的情况下，我们研究了跟踪模型与逆幂律和双指数势的效果。我们提出了详细的调查与陡峭的指数势，非最小耦合到大量的中微子物质的标度场，我们从观测数据中得到依赖于场的中微子质量的约束。
2016-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Implications on Cosmology from Dirac Neutrino Magnetic Moments
本研究聚焦狄拉克中微子通过反常磁矩算符填充热态的机制，计算相关散射截面，结合宇宙学观测约束中微子磁矩，并探究额外狄拉克态对晚期宇宙物质能量密度的贡献。
2023-05-19 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Oscillations form Cosmic Sources: a Nu Window to Cosmology
本文将中微子振荡的标准讨论推广到天体物理中微子在膨胀空间中的传播。这种扩展引入了一个新的宇宙学参数$I$的振荡阶段。这个新参数记录宇宙历史的方式与红移z或视光度D_L的方式大致相同。通过中微子振荡测量$I$有助于确定宇宙学参数并区分不同的宇宙学。
2011-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Additional Light Sterile Neutrinos and Cosmology
诱人的宇宙学和地球证据表明，轻中微子的数量可能大于3，激发了对额外轻物质的宇宙学界限的仔细重新检查。大爆炸核合成限制了核合成过程中存在的相对论中微子种类的数量，$N_{eff}^{BBN}$，而CMB角功率谱的测量限制了物质辐射相等时相对论中微子的有效能量密度，$N_{eff}^{CMB}$。在许多情况下，新的无菌中微子种类可能对$ΔN_{eff}^{BBN}$和$ΔN_{eff}^{CMB}$有不同的贡献，其质量可能与调和宇宙学约束和地球上各种中微子振荡的说法有关。我们考虑的情况下，两个不育中微子和探讨是否部分热化的不育状态可以缓解之间的紧张关系的宇宙学约束$N_{eff}^{BBN}$和地球上的数据。然后，我们研究了非零中微子质量对辐射丰度的影响，发现质量高于0.5 eV的中微子的$ΔN_{eff}^{CMB}$减少了5%以上。虽然我们在这里研究的影响可能会发挥作用，但我们发现，另外两种轻不育中微子种类不能在95%的置信水平下拟合所有数据。
2013-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with Independently Varying Neutrino Temperature and Number
我们考虑了中微子温度和中微子数都允许偏离标准值时的大爆炸核合成和宇宙微波背景。从大爆炸核合成到现在，中微子温度被假定为与其标准模型值相差一个固定的因子。在这种情况下，从宇宙微波背景辐射的观测中得到的相对论自由度的有效数$N_{\rm eff}^{\rm CMB}$不等于中微子的真实数$N_ν$。我们确定了大爆炸核合成预测的元素丰度作为中微子数和温度的函数，将后者转换为$N_{\rm eff}^{\rm CMB}$的等效值。我们发现，一个值的$N_{\rm eff}^{\rm CMB} \approx 3$可以与$N_ν= 4$一致的降低中微子温度的$\sim 5\%$，而$N_ν= 5$被排除在任何值的$N_{\rm eff}^{\rm CMB}$。$N_{\rm eff}^{\rm CMB}$和$N_ν$的观测允许值不能解决锂问题。
2017-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos with Secret Interactions - Lasting Friendship with Cosmology
质量约为1 eV的惰性中微子与活性中微子的混合量级为10%，被认为是解决中微子振荡数据异常的一种方法，但受到宇宙学限制。最近的研究表明，如果无菌中微子耦合到一个新的兆电子伏尺度的规范玻色子A '，这些约束是可以避免的。然而，当中微子退耦后，A '介导的碰撞过程导致有效的活性中微子到无菌中微子的转换时，即使这种情况也受到结构形成约束的限制。鉴于此，我们重新评估在本文中的可行性与这种“秘密”的相互作用的不育中微子。我们仔细剖析了它们在早期宇宙中的演化，包括各种生产渠道和预期的修改大尺度结构形成。我们认为，在参数空间中有两个区域-一个在非常小的A'耦合，一个在相对较大的A'耦合-在大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景（CMB），和大尺度结构（LSS）的数据的所有约束都得到满足。有趣的是，如果A'玻色子也与宇宙中的暗物质耦合，那么大的A'耦合区域正是先前被证明对暗物质晕的小尺度结构具有潜在重要影响的区域。
2015-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Sterile neutrinos with eV masses in cosmology -- how disfavoured exactly?
我们研究宇宙学模型，包含与eV范围内的质量所建议的反应堆和短基线振荡数据的不育中微子。我们面对这些模型与精确的宇宙学数据（探测CMB去耦时代）和轻元素丰度（探测BBN时代）。在最小的LambdaCDM模型中，这样的无菌中微子被当前的数据强烈地排斥，因为它们贡献了太多的热暗物质。然而，如果宇宙学框架被扩展到包括额外的相对论自由度--除了三个标准中微子和假定的无菌中微子，那么热暗物质对无菌状态的约束就大大放松了。通过允许暗能量状态方程参数w<-1实现了进一步的改进。虽然BBN强烈反对超过假设的eV质量的无菌中微子的额外辐射，但这个约束可以通过小的nu_e简并来规避。任何包含eV质量的不育中微子的模型也意味着其他宇宙学参数的强烈修改。值得注意的是，推断出的冷暗物质密度相对于标准的Lambda CDM值可以上升20%到75%。
2011-09-28 astro-ph.CO hep-ph
The cosmology of ultralight scalar dark matter coupled to right-handed neutrinos
本文研究超轻标量暗物质与右手中微子耦合的宇宙学效应，揭示背景中微子密度主导标量场演化，并阐明其对CMB与中微子振荡实验约束的互补性及暗物质密度和中微子质量可能出现O(1)量级变化。
2025-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Are Light Sterile Neutrinos Preferred or Disfavored by Cosmology?
我们发现，一个宇宙学模型，包括2个无菌中微子与质量约1 eV的每个，有利于全球中微子振荡分析，包括短基线结果的可行性，是显着依赖于数据集的选择，包括在分析和控制与这些数据集相关的系统不确定性的能力。我们的分析包括各种宇宙学探测，包括宇宙微波背景（WMAP 7 +SPT），哈勃常数（HST），星系功率谱（SDSS-DR 7）和超新星距离（SDSS和Union 2汇编）。在联合观测分析中，我们的不育中微子模型在使用MLCS光变曲线拟合器进行超新星测量时与LCDM模型一样有利，而在使用SALT 2拟合器时，在Δχ^2 ~ 18处的数据则强烈不利。当排除超新星测量时，在Δχ^2 ~ 12处，不育中微子模型不受其他数据集的青睐，当考虑曲率、演化的暗能量、额外的相对论性物质、光谱指数的变化以及原始氦丰度的自由度时，在Δχ^2 ~ 3处，不育中微子模型最多只会变得稍微不受欢迎。没有一个额外的参数可以解释这种影响的大部分。因此，如果实验室实验继续支持大约eV质量的无菌中微子的情况，并且如果宇宙学决定性地不支持这种情况，那么一个比这里探索的更奇特的宇宙学模型可能是必要的。
2013-02-04 astro-ph.CO hep-ph
Sterile neutrinos in cosmology
在中微子质量产生机制中，不育中微子是粒子物理标准模型的自然延伸。如果它们相对较轻，小于约10 keV，它们可以显著改变宇宙学，从早期宇宙到今天的物质和辐射能量密度。在这里，我们回顾了宇宙学的作用，这种轻不育中微子可以发挥从早期宇宙，包括生产keV级不育中微子的暗物质的候选人，和轻eV级不育中微子的动力学弱耦合活动中微子时代。本文综述了在宇宙微波背景和大尺度结构数据中提出的轻不育中微子的特征。我们还讨论了keV尺度的无菌中微子暗物质衰变的X射线观测签名，包括最近的候选人$\sim$ 3.5 keV的X射线线检测一致的衰减的$\sim$ 7 keV的无菌中微子暗物质粒子。
2017-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A ménage à trois of eV-scale sterile neutrinos, cosmology, and structure formation
我们表明，不育中微子质量约1 eV或更大，作为几个短基线振荡异常的动机，可以与宇宙学约束一致，如果他们是由轻玻色子介导的隐藏扇区力下充电。在这种情况下，无菌中微子经历了一个大的热势，抑制了早期宇宙中活跃和无菌中微子之间的混合，即使真空混合角很大。因此，宇宙中无菌中微子的丰度仍然非常小，它们对大爆炸核合成、宇宙微波背景和大尺度结构形成的影响可以忽略不计。可以想象，新的规范力也与暗物质耦合，可能会改善与冷暗物质相关的一些小尺度结构问题。
2014-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Precise Capture Rates of Cosmic Neutrinos and Their Implications on Cosmology
我们探索的宇宙学效应，如中微子光谱扭曲的中微子去耦和中微子在我们的银河系中，通过宇宙中微子捕获氚的测量潜力。我们计算每个中微子物种的精确捕获率，包括宇宙学效应来探测它们。捕获率的精确估计也很重要，因为估计捕获率的偏差可能表明新的中微子物理学和/或宇宙的非标准演化。此外，我们还讨论了狄拉克和马约拉纳中微子的捕获率之间的精确差异，所需的能量分辨率，以检测每个中微子物种和宇宙中微子的光谱重建的方法，通过发射的电子光谱，重点是PIMMY实验。
2021-04-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino cosmology and Planck
遗迹中微子在宇宙的演化中起着重要的作用，修改了一些宇宙学的观测值。我们总结了宇宙学中微子的主要方面，并描述了如何利用目前宇宙学数据的精度来了解中微子的性质。特别是，我们讨论了宇宙学如何提供中微子质量的绝对尺度上的信息，补充β衰变和无中微子双β衰变实验。我们解释了为什么结合普朗克温度数据与测量的重子声学振荡角尺度提供了一个强大的约束中微子质量的总和，0.23 eV的95%的置信水平，而透镜势谱和普朗克测量的集群质量函数是兼容的较大的值。我们还审查了其他中微子性质的限制，从目前的数据。最后，我们描述了非常好的前景，从未来的宇宙学测量，预计将是敏感的中微子质量接近的最小值保证味振荡。
2014-04-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Updated constraints on massive neutrino self-interactions from cosmology in light of the $H_0$ tension
我们已经更新了味普适中微子自相互作用的重标量介导的限制，在有效的4-费米子相互作用的限制。我们使用弛豫时间近似修改碰撞中微子玻尔兹曼方程，这是已知的是非常准确的这种特定的情况。基于普朗克2018年数据发布的最新CMB数据以及辅助数据，我们证实了参数空间中存在一个具有相对较强自相互作用的区域，该区域提供了比天真预期更好的拟合。然而，我们还发现，最新的数据，特别是普朗克2018年发布的高$\ell$偏振数据，不利于这种解决方案，即使它还不能被排除在外。我们的分析考虑到有限的中微子质量（参数化的$\sum m_ν$），并允许不同的中微子能量密度（参数化的$N_{\rm eff}$），我们发现，在所有情况下，从宇宙学数据推断的中微子质量约束是强大的对中微子自相互作用的存在。最后，我们还发现强中微子自相互作用并不导致高的$H_0$值成为首选，即该模型不是当前$H_0$差异的可行解决方案。
2021-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Growing neutrino cosmology
在成长中的中微子模型中，中微子质量随时间增加，并停止了暗能量标量场的动力学演化，从而解释了“为什么是现在”的问题。一种新的吸引力，由“宇宙子”标量场介导，使非相对论性中微子形成超星系团尺度上的团块。非线性中微子块预计在红移z ~ 1处形成，如果被观测到，可能是一种新的比引力更强的吸引力的迹象。
2009-05-05 astro-ph.CO
Neutrinos in Cosmology and Astrophysics
本文简要介绍了中微子物理和天体物理的最新进展，这些进展对核物理前沿研究具有重要意义。我们认为，这些发展以新的方式将核物理与观测宇宙学和天体物理学的令人兴奋的发展联系起来。此外，中微子在稠密物质中的行为本身就是多体量子力学的一个基本问题，在某些方面类似于核物质和原子核中的众所周知的问题，在某些方面则完全不同，特别是因为非线性和量子去相干。自相互作用中微子气体是唯一由弱相互作用驱动的多体系统。
2013-03-15 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Hubble tension in lepton asymmetric cosmology with an extra radiation
本文研究了在$Λ$ CDM参数之外，再增加两个自由参数$N_\mathrm{eff}$和$ξ_e$的宇宙学模型的拟合问题.我们在中微子简并度大的中微子的能量密度基础上，引入了热轴子或无菌中微子等额外的辐射成分。然后，在不破坏大爆炸核合成（BBN）的情况下，允许更大的$N_\mathrm{eff}$，因为正中微子简并度$ξ_e$可以改善BBN拟合。通过对Planck、重子声学振荡（BAO）、BBN和Ia型超新星（SNeIa）观测数据的分析，可以看出$ξ_{e}\simeq 0.04$和$0.3 \lesssim ΔN_\mathrm{eff} \lesssim 0.6$的哈勃张力可以得到改善。
2021-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Model marginalized constraints on neutrino properties from cosmology
我们提出了强大的，模型边缘化的总中微子质量（$\sum m_ν$）和丰度（$N_{\rm eff}$）的限制，以尽量减少参数化，先验和模型的作用时，从宇宙学中提取中微子的属性。我们考虑的宇宙学观测是CMB温度波动和偏振测量，超新星Ia光度距离，BAO观测和确定的增长率参数的数据发布16斯隆数字巡天IV。简并中微子质谱（意味着$\sum m_ν>0$）弱（适度）优先于正常和颠倒的等级可能性，这意味着先验$\sum m_ν>0.06$和$\sum m_ν>0.1$ eV。关于基本的宇宙学模型，$Λ$ CDM最小场景几乎总是强烈优于这里探讨的可能的扩展。在$Λ$ CDM+ $\sum m_ν$图像中，对总中微子质量最有约束力的$95\%$ CL束缚是$\sum m_ν< 0.087$ eV。在$Λ$ CDM+ $N_{\rm eff}$模型中，参数$N_{\rm eff}$限于$3.08\pm 0.17$（$68\%$ CL）。当考虑$Λ$ CDM+ $\sum m_ν$ + $N_{\rm eff}$场景时，这些限值几乎没有变化。考虑到这里采用的宇宙学测量的鲁棒性和强约束能力，考虑到非最小宇宙学的大光谱，获得的模型边缘化后验非常接近于在简并中微子质谱的$Λ$ CDM框架内获得的先前的界限。未来的宇宙学测量可能会改善目前有利于简并中微子质谱的贝叶斯证据，从而挑战宇宙学中微子质量边界和振荡…
2022-08-23 astro-ph.CO hep-ph
