Snowmass White Paper: Effective Field Theories in Cosmology
均匀和各向同性膨胀背景周围的小涨落是宇宙学的主要研究对象。它们的起源和演化对膨胀期间和宇宙晚期发生的物理过程很敏感。因此，它们是回答宇宙学中许多主要开放问题的关键。在许多感兴趣的例子中，给出了相关尺度的大分离，这些波动的最自然的描述是根据有效场论来制定的。这是理论宇宙学许多重要现代发展的主要途径，它为大量的宇宙学模型提供了一个统一的框架，并在基本宇宙学参数和观测值之间建立了明确的联系。在这篇综述中，我们总结了这些结果的背景下，有效场论的通货膨胀，大尺度结构，和暗能量。
2022-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on moduli cosmology from the production of dark matter and baryon isocurvature fluctuations
我们设定的约束模量宇宙学的生产暗物质-辐射和重子-辐射等曲率波动通过模量衰减，假设在膨胀过程中的模量保持轻。我们发现，当参数空间m_σ（modulus mass）- σ_{inf}（modulus vev at the end of inflation）中的一个重要部分受到未观测到的显著等曲率波动的约束时，模问题在微扰水平上变得更糟。我们详细讨论的演变的模量VEV和扰动，特别是哈勃尺度修正的模量潜力和随机运动的膨胀过程中的模量的后果。特别地，我们证明了一个高模质量标度m_σ> 100 TeV，它允许模逃避大爆炸核合成的约束，在微扰水平上受到强烈的约束.我们发现，一般来说，解决模量问题需要的暴胀规模远远小于10^{13} GeV。
2009-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effective dynamics of quantum fluctuations in field theory: with applications to cosmology
本研究提出一种规避算符/希尔伯特空间形式、基于经典变量与有效哈密顿量的场论量子涨落新框架，验证了其与标准形式的一致性，可处理含时反作用，修正了哈勃视界内模式初始真空的传统假设，为早期宇宙量子涨落及CMB大尺度反常提供新解释。
2024-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum Stress Tensor Fluctuations of a Conformal Field and Inflationary Cosmology
我们讨论了在膨胀过程中引入的额外的扰动量子应力张量波动的共形不变的领域，如光子。我们认为这两个运动学模型，它只处理与膨胀波动的测地线，和动力学模型，它把耦合的应力张量波动的标量暴胀。根据温伯格的定理，在这两个模型中，我们都没有发现后期的增长。相反，我们发现的是一个修正，这个修正随着通货膨胀的开始而变大。这种修正是非高斯的，并且高度依赖于尺度，因此从观测到的功率谱中没有这种效应可能意味着对暴胀总持续时间的约束。我们讨论了不同的观点的有效性微扰理论在很早的时候，目前可观察到的模式是transplanckian。
2010-05-25 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Fluctuations in String Cosmology
本论文致力于基于弦论的暴胀情景研究。暴胀是宇宙早期短暂的加速膨胀，它为宇宙学标准大爆炸模型（SBBM）的问题提供了自然的解释。暴胀理论在现象学上的成功，为无数努力建立它与粒子物理学的联系提供了动力。弦论是高能尺度统一理论的有力竞争者，是寻找暴胀理论基础的一个明显框架。因此，我们试图确定由弦论激发的暴胀情景的特征，以及它们的观测结果。特别是，我们将感兴趣的膜膨胀模型，其中的暴胀场具有非正则动力学和再加热的时代被解释为（反）膜的相互湮灭。这份文件包含一个介绍宇宙学和弦论以及模型建设的努力untertaken在他们的交叉点在最近几年。在论文中发表的科学文章都有一个简短的摘要，并在arXiv上单独提供。
2010-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Two Field Matter Bounce Cosmology
我们重新审视了在[arXiv：1206.2382]中首次开发的非奇异物质反弹场景，该场景从物质主导的收缩期开始，并过渡到收缩的Ekpyrotic阶段。我们认为这两个领域的物质，其中第一个发挥的作用，经常的问题，和第二个负责的非奇异反弹。由于主导物质场是有质量的，所以诱导的曲率涨落最初不是标度不变的，而第二个标量场的涨落（最初是熵涨落）是标度不变的。我们研究了初始熵扰动到曲率波动的物质为主的阶段的收缩，并表明，后者成为近尺度不变的大尺度上，但蓝色倾斜的小尺度。我们研究了曲率和熵涨落通过反弹的演化，并表明两者都有一个尺度不变的光谱，这是蓝倾斜的小尺度。然而，我们发现，熵波动的幅度是远远小于曲率扰动，由于引力放大的曲率扰动在反弹阶段。
2014-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Reionization and Cosmology with 21 cm Fluctuations
通过红移21厘米线测量中性氢的空间分布有望彻底改变我们对再电离时代和第一个星系的认识，并可能为从红移1<z<4观测宇宙学提供一个强大的新工具。在这篇综述中，我们讨论了最近的进展，我们的理论理解的时代的再电离（EoR），应用21厘米断层扫描宇宙学和测量的暗能量状态方程后再电离，仪器和观测技术共享的21厘米EoR和后再电离宇宙学机器。我们特别强调第一代21厘米波动仪器的预期信号和观测能力。
2009-10-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Mechanical cosmology: simulating scalar fluctuations in expanding Universes using synthetic mechanical lattices
本文提出将FLRW宇宙膨胀模型映射到反馈耦合机械振子晶格，通过实验模拟真空能量和物质主导的两种膨胀情景，验证了机械晶格作为宇宙学模拟平台的可行性。
2025-04-20 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall gr-qc
The Trans-Planckian Problem for Inflationary Cosmology Revisited
我们考虑一个暴胀宇宙模型，在这个模型中，加速膨胀阶段之前是一个非奇异的反弹和一个包含减速阶段的收缩阶段。我们遵循的波动，退出哈勃半径在辐射为主的收缩阶段的量子真空波动，重新进入哈勃半径在通货紧缩期间和重新交叉在阶段的通货膨胀。演化的波动使用广义相对论线性微扰方程，我们发现，他们退出哈勃半径在通货膨胀期间不具有标度不变的光谱，但具有高度红色的光谱与指数$n_s = -3$。我们还表明，波动的反作用限制了通货紧缩的时间间隔。我们的玩具模型表明，无论是跨普朗克问题的宇宙学扰动和反反应效应的暴胀宇宙学的重要性。首先，在不理解普朗克尺度物理和暴胀之前的阶段的情况下，当微扰在晚些时候离开哈勃半径时，将微扰置于其局部真空状态是一个不平凡的假设。第二，波动的反作用效应会对背景产生重要影响。
2009-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
String Gas Cosmology: Progress and Problems
弦气体宇宙学是基于弦论的基本原理和关键的新自由度而建立的一种研究极早期宇宙演化的模型，它不同于点粒子场论。在弦气体宇宙学中，宇宙开始于一个准静态的哈格多恩阶段，在此期间，空间充满了高度激发的弦状态的气体。这种弦气体的热涨落导致几乎尺度不变的曲率波动谱。因此，弦气体宇宙学是宇宙暴胀的替代理论，可以用来解释宇宙结构的起源。这篇简短的评论集中在模型的构建模块，对晚期宇宙学的预测，以及模型面临的主要问题。
2011-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar and Tensor Perturbations in DHOST Bounce Cosmology
我们在DHOST宇宙学的框架下研究了反弹实现，重点研究了它与观测量的关系。我们进行了详细的分析，标量和张量扰动在Ekpyrotic收缩阶段，反弹阶段，和快速滚动膨胀阶段，计算功率谱，谱指数，和张量标量比。此外，我们研究的初始条件，包括扰动产生的Ekpyrotic真空波动，物质真空波动，和热波动。标量功率谱的标度不变性可以通过在喷发相之前引入物质收缩相或调用热气体作为源来获得。由热涨落产生宇宙学扰动的DHOST反弹方案被证明是最有效的方案，相应的预言与观测界完全一致。特别是张量标量比是许多数量级的允许范围内，因为它被抑制的哈勃参数在反弹阶段的开始。
2021-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal Fluctuations of Dark Matter in Bouncing Cosmology
我们研究了在弹跳宇宙学中产生的暗物质粒子的统计性质，特别是其热涨落的演化。通过对超视界模运动方程的显式推导和求解，我们完全确定了一般弹跳背景下暗物质的热扰动演化。我们还证明了超视界模的演化是稳定的，不会破坏一般的弹跳宇宙的背景演化，直到普朗克尺度。在标准暴胀场景中，如WIMP（-less）奇迹，暗物质的超视界热扰动并不存在，而在一般的弹跳宇宙场景中，这种暗物质的超视界热扰动对于检验和区分这两种场景具有重要意义。
2016-08-22 astro-ph.CO
Phenomenology with fluctuating quantum geometries in loop quantum cosmology
本文的目的是探讨在普朗克时代的量子几何大起伏的现象学意义，使用宇宙学的早期宇宙。对于背景（弗里德曼，Lemaittre，罗伯逊，沃克）\emph{quantum}几何，我们允许“广泛传播”的状态，其中的\emph{relative}分散体是一样大的$168\%$在普朗克制度。通过引入合适的方法来克服随之而来的概念和计算问题，我们计算了原始曲率扰动的功率谱$P_{\mathcal{R}}(k)$和谱指数$n_s(k)$。这些结果推广了以前的工作，在圈量子宇宙学，集中在那些国家，被称为保持尖锐的峰值在整个普朗克制度。令人惊讶的是，尽管我们现在考虑的波动很大，但它们的存在并没有给最终的$P_{\mathcal{R}}(k)$和$n_s(k)$增加新的特征：在观测误差条内，它们的影响是退化的，在理论中具有不同的自由度，即在反弹和暴胀开始之间的\emph{pre-inflationary} e折叠$N_{{\rm B}\,\star}$的数量。因此，就观测结果而言，我们可以通过允许不同的$N_{{\rm B}\,\star}$值，用更简单的尖峰态来模拟普朗克时代大涨落态选择的自由度。
2016-11-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum gravity stability of isotropy in homogeneous cosmology
在单圈近似下，由广义Kasner度规描述的均匀时空的各向异性可以被来自微扰量子引力的量子涨落所阻尼。此外，一个正式的论点，不限于单圈近似，提出了有利于各向同性的稳定性，在完全各向同性的情况下。
2011-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Defrosting in an Emergent Galileon Cosmology
我们研究的过渡从一个新兴的伽利略凝聚相的早期宇宙后来扩大辐射阶段。这种“预热”跃迁是相干伽利略凝聚激发物质涨落的结果，类似于暴胀宇宙学中的预热是通过物质与相干暴胀凝聚的耦合激发物质涨落而发生的。我们表明，“最小”耦合的物质（建模为一个无质量的标量场）的Galileon场介绍Creminelli，Nicolis和Trincherini，以产生一个标度不变的频谱的物质波动是足以导致有效的量子化，只要考虑到宇宙的非零膨胀率的影响。如果我们忽略膨胀的影响，则需要物质与伽利略凝聚体的额外耦合。我们研究的效率，在这两种情况下的反倾销机制。
2011-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exact solution to perturbative conformal cosmology in the recombination era
研究了与共形引力相关的宇宙学中的宇宙学扰动理论，建立了它的分解定理的有效性，并利用该定理在复合时代给出了该理论的精确解。我们的方法的核心是使用一个完全规范不变的宇宙学波动方程的制定。在复合时代，不仅微扰理论是适用的，因为它的特定结构，在共形的情况下，波动方程被发现大大简化。使用标量，矢量和张量波动模式的主方程，我们表明，径向方程的三维矢量和张量模式分别是相同的标量模式在5和7个空间维度。这使我们能够构造三维模式的归一化条件。
2020-11-17 astro-ph.CO gr-qc
Astro 2020 Science White Paper: Fundamental Cosmology in the Dark Ages with 21-cm Line Fluctuations
黑暗时代是宇宙微波背景的最后一次散射和第一个光源出现之间的时期，跨度约为1100 < z < 30。唯一已知的测量这个时代波动的方法是通过中性氢的21厘米线。这样的观测在宇宙学上具有巨大的潜力，因为它们跨越很大的体积，而波动即使在小尺度上也保持线性。因此，在这一时期对21厘米波动的观测可以限制我们宇宙的基本方面，包括膨胀和任何暗物质的奇异物理。虽然这些低频21厘米观测的观测挑战是巨大的，特别是来自地球环境的挑战，但它们代表了宇宙学的一个重要目标。
2019-03-14 astro-ph.CO
Constraining Density Fluctuations with Big Bang Nucleosynthesis in the Era of Precision Cosmology
当密度涨落的长度尺度超过中子扩散长度（BBN处的$\sim 10^7-10^8$ cm），并且涨落的幅度足够小以防止引力坍缩时，我们重新研究了具有大尺度重子密度不均匀性的大爆炸核合成。在这个极限下，最终的轻元素丰度可以通过简单地混合来自不同重子/光子比的区域的丰度而不相互作用来确定。我们检查高斯，对数正态分布和伽马分布的重子/光子比，$η$。结果表明，在$η$中，氘和锂-7丰度随均方根涨落的增加而增加，而对氦-4丰度的影响较小。我们发现，这些增加的氘和锂-7丰度是詹森不等式的后果，我们推导出这些丰度的小RMS波动的限制解析近似。原始氘丰度的观测上限限制了$η$的RMS波动小于$η$平均值的$17\%$。这为我们提供了一个关于早期宇宙颗粒性的新极限。
2018-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Holographic Curvature Perturbations in a Cosmology with a Space-Like Singularity
利用AdS/CFT对应，将动力学映射到边界共形场理论上，研究了反德西特（AdS）体中宇宙学扰动通过宇宙学奇点的演化.我们考虑一个变形的AdS时空，通过考虑一个依赖于时间的介子，它在一个我们称之为$t = 0$的时刻在体中引起曲率奇异，并且对于大的正时间和负时间都渐近地接近AdS。当体曲率趋于无穷大时，边界场论就自由了。因此，波动的演化在边界上比在块体中受到更好的控制。为了避免在反弹过程中产生无界粒子，有必要在非常高的曲率处平滑曲率奇异性。我们展示了如何将体宇宙学扰动映射到边界规范场涨落上。我们发展后者，并比较了在反弹点之前和之后的宇宙学观测相关的红外尺度上的波动谱。我们发现，波动的功率谱的指数是相同的反弹之前和之后。
2016-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Loop Quantum Cosmology Gravitational Baryogenesis
圈量子宇宙学是经典宇宙学的一个有吸引力的量子完善，它带来了各种理论特征，在许多情况下提供了补救或修改各种经典宇宙学方面。在本文中，我们讨论的引力重子生成机制的背景下，圈量子宇宙学。正如我们所证明的，当在平坦的Friedmann-Robertson-Walker宇宙的Friedmann方程中考虑圈量子宇宙学效应时，即使对于辐射主导的宇宙，引力重子生成机制预测的重子熵比也是非零的，与爱因斯坦-希尔伯特情况相反，在这种情况下重子熵比为零。我们还讨论了辐射支配情况以外的其他各种情况，并讨论了量子理论的参数对重子熵比的影响。此外，我们使用说明性的圈量子宇宙学的精确解，我们调查在何种情况下重子熵比可以兼容的观测约束。
2016-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
de Sitter equilibrium as a fundamental framework for cosmology
宇宙学可能是研究“德西特平衡”状态周围的波动。在这篇文章中，我回顾了这一框架的基本思想和吸引人的特点，并回答了一些常见的问题提出的德西特均衡图片。我表明，这个框架并没有遭受“玻尔兹曼脑”的问题，并与这个宇宙学的图片最近的工作“时钟模糊性”。
2010-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fluctuations in a Cosmology with a Space-Like Singularity and their Gauge Theory Dual Description
我们考虑一个含时变形的反德西特（AdS）时空，其中包含一个宇宙学的“奇点”-一个高曲率的类空区域。利用AdS/CFT对应，我们可以将体动力学映射到边界上。边界理论有一个依赖于时间的耦合常数，当体空间-时间高度弯曲时，耦合常数会变小。我们研究了测试标量场的小涨落从体奇异之前的早期到奇异之后的晚期的传播。在假设AdS/CFT对应扩展到变形AdS时空的情况下，我们可以将标量场的体演化映射到边界规范场的演化上.只要耦合保持有限，线性化涨落的时间演化在边界理论中被很好地定义，因此我们可以将边界扰动扩展到奇异性之后的较晚时间。假设未来的时空在边界附近有一个弱耦合区域，我们利用边界到体传播子的一般性质，重建了奇点穿越后的体涨落.最后，我们提取的波动在后期的频谱给定一些初始频谱。我们发现，谱指数不变，但振幅增加，由于压缩的波动过程中的演变。这项调查可以教我们重要的教训，如何频谱的宇宙学扰动通过反弹，这是奇异的从整体的观点，但解决了紫外线完整的理论量子引力。
2016-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Cosmic Microwave Background: The history of its experimental investigation and its significance for cosmology
本文介绍了1965年宇宙微波背景辐射的发现及其对随后50年宇宙学的影响。这一发现建立了宇宙的大爆炸模型，对其波动的分析证实了暴胀的想法，并导致了当今精确宇宙学的时代。我讨论了宇宙学扰动的演化及其作为温度涨落和偏振对宇宙微波背景辐射的影响。我还展示了暴胀膨胀的一个阶段如何在时空曲率和原始引力波中产生波动。此外，我提出的CMB实验的结果，从最早的到最近的。这些实验的精确性帮助我们以前所未有的精确度估计宇宙学模型的参数，以便将来我们不仅能够检验宇宙学模型，而且能够在宇宙学尺度上检验广义相对论本身。
2015-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Confronting quantum-corrected teleparallel cosmology with observations
已经证明，在半经典阶，具有量子涨落的引力理论可以被有效地改写为具有非最小引力-物质耦合的修正引力理论。我们从观测的角度出发，看看这种量子涨落是否会在晚期宇宙中留下印记。在teleparallel制定，我们调查了一个代表性的模型，在这个一般类的修改后的引力理论镶嵌量子涨落，并确定宇宙学参数使用编译的后期数据集。此外，我们评估的统计意义的量子校正相比，标准的宇宙学模型。结果温和地赞成包含量子修正与负密度参数支持幻影般的暗能量。这个边缘不足以排除任何一个模型，但它支持在宇宙学背景下考虑量子修正。
2022-03-21 astro-ph.CO gr-qc
Quasiclassical model of inhomogeneous cosmology
本文将准经典时空模型从静态推广到动力学情形，研究一维非均匀宇宙演化，发现为维持半经典广义协变性需同时考虑空间度规两个分量的量子矩，而分量间量子关联影响较小。
2022-09-09 astro-ph.CO gr-qc
Will Nonlinear Peculiar Velocity and Inhomogeneous Reionization Spoil 21cm Cosmology from the Epoch of Reionization?
来自再电离时期的21厘米背景是一个很有前途的宇宙学探测器：视线速度起伏扭曲红移，因此傅立叶空间中的亮度起伏取决于角度，线性理论表明可以将宇宙学信息与天体物理信息分开。然而，电离、密度和速度的非线性波动改变了这一点。分离方案的有效性和准确性进行了测试，在这里的第一次，详细的再电离模拟。该方案在再电离早期（< 40%电离）工作得相当好，但在再电离晚期（> 80%电离）则不好。
2013-03-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Sourced Scalar Fluctuations in Bouncing Cosmology
我们计算的标量功率谱的源波动，由于标量场之间的耦合，它拥有宇宙的大部分能量密度，和一个规范场一般FLRW度量。为此，我们计算了规范场存在时的二阶曲率微扰，并证明了规范场的行为类似于一个附加的势项。然后，我们将分析应用于缓慢收缩的情况。由于标量场和规范场之间的相互作用，产生了额外的“源”张量谱和标量谱。由此产生的光谱是手性的，略带蓝色，任意接近标度不变性。张量谱和标量谱之间的唯一区别是具有${\mathcal O}(1)$数值系数的耦合常数和一些动量空间极化矢量。因此，光谱的倾斜是相同的。对于近似尺度不变的情况，动量积分给出了相同的主导贡献。因此，$r\simeq 1/9$，其中与该值的偏差由与标度不变性的偏差控制，并且与CMB观测不一致。与近尺度不变性有很大的偏差，并考虑到$n_T>0.12$的蓝色倾斜，该模型不能解释CMB观测，但可以在未来被LIGO和/或LISA检测到。
2021-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CFTs Blueshift Tensor Fluctuations Universally
共形对称的强约束导致任何近似共形的扇区在宇宙学中蓝移张量涨落。具有近似共形对称性的隐藏扇区可能相当大，是粒子物理学和宇宙学的标准模型之外的物理学的一个很好的扩展。因此，它们可以导致下一代CMB和引力波实验中张量倾斜的可检测变化。我们计算的领先阶的贡献，在引力子两点函数的虚拟回路在这样的部门，以证明这种普遍的效果。在单位中，单个共形耦合标量为1，第四阶段CMB实验的限制可以将这个额外扇区的大小限制为小于约10^15。这将足以排除N-自然性作为层次问题的完整解决方案。
2022-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Towards a Nonsingular Bouncing Cosmology
利用具有非平凡势和非标准动力学项的单个标量场物质，提出了一种非奇异弹跳宇宙学。该势源是一个动态吸引子解，它具有消除小振幅各向异性的爆炸收缩。在高能量密度时，场演化成鬼凝聚，导致非奇异反弹。在反弹之后，有一个平滑的过渡到标准的膨胀辐射和物质主导的阶段。利用线性宇宙学扰动理论，我们跟踪了整个宇宙演化过程中曲率起伏的每一个傅立叶模。使用非奇异弹跳宇宙学的标准匹配条件，我们验证了光谱指数在弹跳过程中不会改变。我们发现，有一个受控的周期的波动幅度的指数增长的扰动（但不是引力波）周围的反弹点，这并不无效的微扰处理。这种增长导致了一种自然的抑制机制，即张量与标量比值的波动。此外，我们还研究了各种初始条件下曲率涨落的原始功率谱的产生。对于纯真空的初始条件，在离开哈勃半径的尺度上，在Ekpyrotic收缩阶段，光谱是深蓝色的。对于热粒子初始条件，产生标度不变谱的一种可能性是利用收缩Ekpyrotic阶段背景状态方程的特殊值。如果在Ekpyrotic阶段之前有一段时间的物质主导的收缩，那么原始功率谱在大尺度上几乎是尺度不变的（在物质主导阶段退出哈勃半径的尺度），但在小尺度上获得大的蓝色倾斜。
2012-06-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermodynamic stability of a cosmological SU(2)-weak gauge field
CGF宇宙学是从电弱跃迁开始的一个完整的宇宙学理论。它是半古典的。在主导阶，唯一的物质是暗物质--一种宇宙学的SU（2）-弱规范场（CGF）。普通物质是对经典态周围涨落的次级修正。CGF在虚时间中是周期性的。它充当标准模型场波动的热浴。本文构造了SU（2）规范场涨落的初始热态，并证明了它是热力学稳定的。这是（1）构建所有涨落的初始热态以计算其时间演化和（2）显示初始状态是热力学稳定的，以表明CGF宇宙学是物理自然的。
2022-03-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Pre-inflation Fluctuations in a Nearly Flat Open ΛCDM Cosmology
我们分析了在一个开放的暴胀模型中表征暴胀前宇宙的参数的约束，该模型具有一个目前稍微开放的$Λ$ CDM宇宙。我们采用一个分析模型表明，对于一个广泛的类的暴胀产生的有效势，简单的要求，即观察到的偶极矩的一部分代表一个预暴胀等曲率波动允许一个设置上下限的大小和波长尺度的暴胀子场的暴胀前波动，和暴胀前宇宙的曲率，作为暴胀开始时暴胀子场中总初始能量密度的分数的函数。我们估计，如果预膨胀的贡献，目前的CMB偶极子是由{ \it普朗克}合作设定的上限附近，然后对$Λ$ CDM宇宙学参数的当前约束允许一个显着开放的$Ω_{i} \le 0.4$预膨胀宇宙的可能性，在暴胀开始时的暴胀子场的总能量的一个广泛的分数。如果允许更大的暗流倾斜，则对$Ω_{i}$的限制甚至更小。
2015-11-23 astro-ph.CO
Can Cosmology Provide a Test of Quantum Mechanics?
暴胀预言量子涨落决定宇宙的大尺度结构。这就提出了一种惊人的可能性，即为描述短距离自然而发展起来的量子力学，可以通过研究自然界最广阔的宇宙学来检验。我们通过采用最简单的暴胀范式来说明这种检验的潜力。量子力学的非线性推广修正了宇宙学功率谱的预言。如果我们假设非线性参数$b$是一个共动量观测宇宙学，在单场暴胀的背景下，是足够精确地放置一个严格的限制，$b\leq 3\times 10^{-37}$ eV，对当前的非线性项的物理大小。
2020-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shadows of trans-planckian physics on cosmology and the role of the zero-point energy density
我们考虑的量子场的零点能量在宇宙学中的作用，并表明，由于红移的trans-planck动量流作为这个能量的来源，正规化的截止λ的物理动量。为了满足Bianchi恒等式，我们推广了Einstein方程，并讨论了相应的Friedmann齐次模型和各向同性模型。在德西特相位的情况下，例如在暴胀期间，解显示出哈勃参数的对数行为，以及由光谱指数ns= 1-Lambda 2/（3 pi mP2）表征的标量扰动的原始光谱，其中mP是普朗克质量。我们还讨论了小红移时宇宙加速后期的可能影响，以及状态方程w=P/rho= -1+ Lambda ~ 2/（9 pi mP ~ 2）的流体的出现。因此，原始扰动谱和暗能量参数w被预测为通过简单的关系w=-（2+ns）/3连接。
2010-05-16 astro-ph.CO gr-qc
Ekpyrotic Cosmology with a Zero-Shear S-Brane
在最近的一篇论文中，我们提出了一种在收缩的Ekpyrotic阶段和膨胀的标准大爆炸阶段之间连续跃迁的机制：反弹是由S膜产生的，它代表了低能有效场论中更高质量弦态的影响。我们证明了宇宙学尺度上的引力波获得了几乎尺度不变的谱。在这里，我们研究了这种设置中的宇宙学涨落，假设S膜具有零剪切。我们发现了一个几乎标度不变的宇宙学扰动谱，它有轻微的红色倾斜。该方案产生两个宇宙学观测的一致性关系，第一个相关的张量标量比与标量光谱倾斜，第二个相关的张量倾斜标量倾斜。预测的张量标量比是在即将到来的CMB观测范围内。张量倾斜是蓝色的。
2020-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Modulated Reheating and Large Non-Gaussianity in String Cosmology
已知的弦暴胀模型的一个普遍特征是，在暴胀过程中，使暴胀子比哈勃尺度轻的物理学也常常使其他标量比哈勃尺度轻。这些标量在膨胀过程中可以获得等曲率波动，并且考虑到它们的VEV决定了有效低能场论的质量谱和耦合常数，这些波动引起了从一个哈勃补丁调制到另一个的耦合和质量。这些似乎正是通过“调制机制”转换为密度扰动而获得原始绝热波动所需要的，其中再加热在我们宇宙的不同区域以不同的效率发生。以这种方式产生的波动一般可以产生比在单场慢卷暴胀中获得的更大的非高斯性;在不久的将来可能可以观察到。我们在这里提供的第一个明确的例子中的调制机制在弦宇宙学的工作，在大体积IIB型弦通量紧致化的框架内。暴胀动力学涉及两个光Kaehler模量：一个纤维因子起着暴胀子的作用，它的衰变率到可见扇区的自由度是由一个爆破模式的原始波动调制的（这是通过使用多瞬子修正光）。我们发现的挑战，嵌入到一个具体的UV完成的机制约束的非高斯性的属性，发现，因为通用值的基本参数，该模型预测一个本地的双光谱与fNL的顺序'几个'。然而，一个温和的调整的参数也会产生明确的例子与fNL O（20）可能观测到的普朗克卫星。
2012-02-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Bimetric Gravity, Variable Speed of Light Cosmology and Planck2013
具有可变光速的双度量重力模型与2013年普朗克卫星报告的结果一致。当模型中的基本长度尺度$\ell_0$固定为$\ell_0\approx 10^5\ell_P$时，预测的标量模谱指数为$n_s\approx 0.96$，其运行为$α_s\approx 8\times 10^{-4}$，其中$\ell_P$是普朗克长度$\ell_P=1.62\times 10^{-33}\,{\rm cm}$，给出了观测到的CMB波动：$δ_H\approx 10^{-5}$。扩大的光锥确保水平和平面度问题得到解决。该模型没有暴胀模型的许多微调问题，形成结构形成种子的波动不会导致混乱的非均匀宇宙和对多元宇宙的需要。
2013-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology and entanglement
在本文中，我们提出的问题，量子涨落在暴胀过程中的量子到经典的过渡，特别是纠缠的演化问题。在一个一般性的介绍，三个具体的最近的作品进行了讨论，在一些更详细的得出一些结论，这些研究的现状。
2009-04-15 astro-ph.CO quant-ph
Arguments against using $h^{-1}{\rm Mpc}$ units in observational cosmology
通常以$h^{-1}{\rm Mpc}$为单位表示宇宙学测量。在这里，我们回顾了一些源于这种做法的并发症。由这些单位引起的一个关键问题与物质功率谱的归一化有关，该功率谱通常以半径为$8\,h^{-1}{\rm Mpc}$，$σ_8$的球体中的线性理论均方根质量波动为特征。此参数不能正确捕获$h$对密度波动幅度的影响。我们发现，使用$σ_8$造成了严重的误解，即所谓的$σ_8$紧张关系之间的一致性低红移探测和宇宙微波背景数据，以及在其中的增长率估计推断红移空间扭曲的方式通常表示。我们建议放弃在宇宙学中使用$h^{-1}{\rm Mpc}$单位，并以$σ_{12}$来表征物质功率谱的振幅，$σ_{12}$定义为半径为$12\,{\rm Mpc}$的球体中的质量波动，其值类似于$h\sim 0.67$的标准$σ_8$。
2020-12-11 astro-ph.CO
A Test for the Zero Mean Hypothesis in Cosmology
分析宇宙学数据的一个工作假设是零系综平均假设，它与宇宙学扰动的统计均匀性有关。然而，这个假设应该在当今精密宇宙学时代的观测数据中得到检验。在这里，我们测试的假设，通过分析最近，前景减少宇宙微波背景（CMB）的地图，结合球谐系数的掩蔽CMB温度各向异性的方式，组合的变量可以被视为统计独立的样本。我们发现证据反对零均值假设在两个特定范围的多极，与显著水平的$2.5 σ$和$3.1 σ$的多极范围的$\ell \approx 61$ - $86$和$213$ - $256$，分别为普朗克和威尔金森微波各向异性探测地图。后者的信号是一致的，我们以前的结果发现，通过使用蛮力蒙特卡罗模拟。然而，在本文中所采用的方法，我们得出结论，零均值假设是一致的，与目前的CMB数据的基础上，斯托弗的加权Z统计，其中考虑到多重检验。
2014-12-08 astro-ph.CO
DESIgning concordant distances in the age of precision cosmology: the impact of density fluctuations
University of New Mexico（新墨西哥大学）
距离测量和$Λ$ CDM预测之间的差异揭示了距离-红移关系中的显着特征，可能表明存在演化的暗能量成分。鉴于弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）度量在宇宙学距离建模中的核心作用，我们在这里研究这些特征是否指向可能偏离基本的FLRW对称性。利用重子声振荡（BAO）观测提供的横向和视线距离，我们证明了所观察到的距离暗示了一个轻微的，但系统的偏好出现的各向异性膨胀率，无论考虑的暗能量模型。利用这种非FLRW功能，我们调查的$Λ$ CDM模型，自然提供了各向异性的膨胀率的非均匀扩展。我们的分析表明，具有球形超密度的模型可以解释BAO，超新星和宇宙微波背景数据，提供适合统计上无法区分与幻影暗能量的情况下获得的。当考虑Pantheon+数据时，我们的分析挑战了$2.8σ$的FLRW框架，并产生了可以被解释为与FLRW指标存在细微但不可忽略的偏差的情景。当考虑DESY 5超新星时，偏差明显更显著，产生的情景稍微违反了哥白尼原理，并排除了$5.2σ$的FLRW假设。总的来说，我们的研究结果激发了更深入的调查是否完全均匀和各向同性FLRW范式仍然可以假设精确预测宇宙学的距离在精密宇宙学的时代。
2025-11-05 astro-ph.CO
The ultimate frontier of 21cm cosmology
我们目前最详细的计算日期的21厘米全球信号和波动在$z\gtrsim 500$。我们的计算包括一个高度精确的估计的Wouthuysen场（WF）的效果和第一个明确的计算的影响，自由的过程，在$z\gtrsim 800$的信号的两个主要组成部分。我们实现了一个新的高分辨率的LY $α$辐射转移计算，再加上一个国家的最先进的原始重组代码。使用这些工具，我们发现一个全球性的信号，从21厘米的过程单独的大约0.01 mK在$z\sim1000$，略大于它会没有WF效应，但比以前的估计，包括这种效果弱得多。我们还发现，这个信号淹没了一个平滑的$1-2$ mK信号，由于自由-自由吸收在高红移的部分电离气体沿视线。此外，我们估计21厘米波动的幅度，在$z\sim1000$为$\sim 10^{-7}$ mK。不幸的是，我们发现，由于低频天空的亮度，这些波动将无法观察到超过$z\sim$几百甚至非常未来的观察。21厘米的波动在较大的自由-自由光学深度下，在较高的红移处被指数抑制，这使得这成为21厘米测量的最终红移上限。
2018-04-27 astro-ph.CO
Detection of the Power Spectrum of Cosmic Microwave Background Lensing by the Atacama Cosmology Telescope
通过测量阿塔卡玛宇宙望远镜温度图中的四点关联函数，首次发现了宇宙微波背景的引力透镜效应。我们通过计算潜在污染物的水平和执行一些无效测试来验证我们的检测。由此产生的收敛功率谱在2度角尺度测量的振幅的物质密度波动的共动长度尺度约为100兆秒差距在红移约0.5至3。测得的信号幅度与Lambda冷暗物质宇宙学的预测一致。由于会聚功率谱的幅度按密度波动幅度的平方缩放，因此透镜化信号的4-西格玛检测测量到密度波动的幅度为12%。
2011-07-27 astro-ph.CO
The Atacama Cosmology Telescope: a measurement of the primordial power spectrum
我们提出了约束的原始功率谱的绝热波动使用的数据从2008年南部调查的阿塔卡马宇宙望远镜（ACT）。ACT的角分辨率为原始温度功率谱中多个峰的分辨率提供了对\ell = 1000以上尺度的灵敏度，这使我们能够探测波数高达k \simeq 0.2 Mpc^{-1}的绝热标量扰动的原始功率谱。我们没有发现任何证据偏离幂律波动超过二十年的规模。从原始温度功率谱推断出的物质波动随着宇宙时间的推移而演变，并可用于预测物质功率谱的后期;我们说明了从CMB测量（探测线性制度中的功率谱）推断出的物质功率与现有探测器的星系团簇，星系团丰度和弱透镜约束对原始功率的重叠。这突出了目前对物质功率谱的测量所探测的尺度范围。
2011-05-24 astro-ph.CO
