Chameleon Dark Energy and Atom Interferometry
原子干涉测量实验正在以越来越高的精度寻找变色龙标量场存在的证据。随着实验变得越来越精确,理论预测也必须如此。以前的工作已经做了大量的近似,以简化计算,这在一般情况下需要解决一个三维非线性偏微分方程(PDE)。在本文中,我们介绍了一种新的技术计算变色龙力,使用数值松弛计划上的均匀网格。这种技术比以前的工作,假设球对称减少PDE的1维常微分方程(ODE)更一般。我们研究的影响,在以前的努力对这个问题的近似,并计算变色龙力的设置,密切模仿最近的实验汉密尔顿等人。具体来说,我们模拟的真空室作为一个圆柱体的尺寸匹配的实验,考虑到反作用的源质量,其从中心的偏移,和室壁的影响。值得注意的是,测试原子粒子的加速度被发现与近似分析处理仅相差20%。这些结果使我们能够对变色龙场论的参数空间施加严格的约束,尽管最终我们发现的约束与我们在Hamilton等人的文章中报道的相同,因为我们稍微低估了真空室的大小。随着实验变得更加精确,这种新的计算技术将继续发挥作用,并且也将成为优化未来变色龙场和相关理论搜索的宝贵工具。
2016-03-21 astro-ph.CO
Halo modelling in chameleon theories
我们分析的大尺度结构形成的标量张量理论的恒定的Brans-Dicke参数的一致性模型的背景扩展历史相匹配的建模技术,并在高密度区域产生的引力修正的变色龙抑制。因此,我们使用的质量和环境依赖的变色龙球形塌陷模型,Sheth Tormen晕质量函数和线性晕偏置,Navarro-Frenk-White晕密度分布,和晕模型。此外,使用球形塌陷模型,我们外推的变色龙质量浓度标度关系从LCDM处方校准N体模拟。我们还提供了对模型参数的约束,以确保在局部尺度上的可行性。我们测试我们的描述晕质量函数和非线性物质功率谱对各自的观测量提取的大容量和高分辨率N体模拟的极限情况下的f(R)重力,对应于消失的Brans-Dicke参数。我们发现两者之间有很好的一致性;晕模型提供了一个很好的定性描述的形状的相对增强的f(R)物质功率谱相对于LCDM所造成的额外的吸引引力,但未能恢复正确的振幅。引入一个有效的线性功率谱的计算中的两个晕项占在我们的方法中的中间尺度的变色龙抑制低估,我们准确地再现测量的N体模拟。
2014-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Chameleons with Field Dependent Couplings
某些标量-张量理论表现出所谓的变色龙机制,即标量场的观测特征被自相互作用和与周围物质的相互作用所隐藏。并非所有的标量张量理论都表现出这样的变色龙机制,这种机制最初是在具有逆幂失控势和与物质的场无关耦合的模型中发现的。本文研究了具有场依赖耦合和幂律势的标量场场论。我们证明了该理论确实是一个变色龙场论。我们发现薄壳解决方案的球体和Eöt-Wash实验,第五力搜索和卡西米尔力实验的后果进行调查。要求标量场逃避引力测试,我们发现,耦合是敏感的质量尺度,这是今天的哈勃尺度的顺序。
2010-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Chameleon Early Dark Energy and the Hubble Tension
早期的暗能量(EDE)为哈勃张力提供了一个特别有趣的理论方法,尽管它引入了自己的一系列挑战,包括一个新的“为什么呢”问题,与物质辐射相等的EDE注入时间有关,以及大尺度结构(LSS)张力的轻微恶化。这两个挑战都集中在暗物质的性质上,暗物质在EDE注入时成为宇宙的主要组成部分,也负责播种LSS。出于这一动机,我们提出了潜在的EDE和暗物质之间的耦合,以解决这些挑战,专注于一个机制类似于变色龙暗能量理论,认为这种变色龙早期暗能量(CEDE)。我们提出了相关的背景和扰动方程,并研究了四次标量势和指数耦合的情况下的动力学。
2021-11-17 astro-ph.CO
Quartic Chameleons: Safely Scale-Free in the Early Universe
在变色龙引力中,存在一个光标量场,它以这样一种方式耦合到应力-能量张量的迹线,即它的质量取决于周围物质的密度,并且场在局部的高密度环境中被屏蔽。最近的研究表明,对于变色龙理论中通常考虑的失控势,场与物质的耦合以及标准模型粒子与这种势的能量尺度之间的等级关系,当这些粒子变得非相对论时,会在早期宇宙中产生灾难性的影响。在大爆炸核合成过程中,超普朗克能量的扰动被激发,理论在相对较低的温度下的可计算性受到破坏。我们认为一个变色龙领域的四次潜力,并表明这种潜力的无标度性质,使变色龙,以避免许多问题所遇到的失控的潜力。在暴胀之后,变色龙场围绕其有效势的最小值振荡,并且其有效质量的快速变化通过量子粒子的产生激发扰动。然而,四次模型只在极高的温度下产生高能微扰,在核合成中仍能保持良好的有效场论。
2016-12-08 astro-ph.CO
Chameleons in the Early Universe: Kicks, Rebounds, and Particle Production
变色龙引力是一种标量-张量理论,它包含了标量场和物质场之间的非最小耦合,但在太阳系中模仿了广义相对论。标量自由度隐藏在高密度环境中,因为变色龙标量的有效质量取决于应力-能量张量的迹线。在早期宇宙中,当物质应力-能量张量的迹线接近于零时,变色龙非常轻,哈勃摩擦阻止它达到其有效势的最小值。然而,每当一种粒子变得非相对论性时,应力-能量张量的迹线就暂时非零,变色龙就开始滚动。我们表明,这些“踢”的变色龙领域的变色龙引力的灾难性后果。反冲作用给变色龙的速度足够大,以至于变色龙的质量在滑过其势能最小值时迅速变化。这种非绝热演化通过量子粒子的产生产生极高的能量扰动来粉碎变色龙场。如果变色龙与物质的耦合比引力稍强,则激发模式具有跨普朗克动量。动量超过1 e7 GeV的模式的生产只能避免小耦合和微调的初始条件。这些量子效应也显着改变的背景演变的变色龙领域,我们开发新的分析和数值技术来处理量子粒子生产的制度强耗散。这一分析表明,变色龙引力不能被视为大爆炸核合成时的经典场论,并对变色龙引力作为广义相对论的替代方案的可行性提出了质疑。
2014-06-02 astro-ph.CO
Cosmology of Chameleons with Power-Law Couplings
在变色龙场论中,一个标量场可以与具有引力强度的物质耦合,并且由于自相互作用和与物质的耦合的结合,仍然可以避开局部引力约束。最初,这些理论是在与物质的恒定耦合下提出的,然而,变色龙机制也扩展到耦合变得依赖于场的情况。研究了具有幂律耦合和幂律势的变色龙模型的宇宙学。结果发现,这些广义变色龙,当可行的,有一个非常接近LCDM的背景扩展,但在某些特殊情况下,可以提高增长的线性微扰在低红移。对于模型,我们认为它被发现,这个区域的参数空间被排除了当地的重力约束。仅对暗物质施加耦合,避免了局部约束,并且可以在线性物质扰动上具有可观测的签名。
2011-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining chameleon models with cosmology
变色龙场可能会在星系团尺度上改变引力,同时在局部恢复广义相对论。本文回顾了非线性宇宙学结构中变色龙修改的签名,比较了不同的技术来模拟它们,总结了观测约束的当前状态,并总结了未来观测的前景约束以及在此过程中开发的分析工具在更一般的标量张量理论中的应用。特别关注的是胡Sawicki和设计师模型的f(R)重力。
2015-01-04 astro-ph.CO gr-qc
A Proposed Experimental Search for Chameleons using Asymmetric Parallel Plates
与物质耦合的光标量场是暗能量理论和试图解决宇宙学常数问题的常见结果。变色龙屏蔽机制通常被调用,以抑制这些标量介导的第五力,足以避免目前的实验限制,没有微调。通过允许标量的质量随局部密度而变化来动态地抑制力。最近,它已被证明,不久的将来冷原子实验使用原子干涉有能力访问大部分的变色龙参数空间。在这项工作中,我们演示了如何利用不对称平行板的实验可以更深入地推进到变色龙可用的剩余参数空间。
2016-04-01 astro-ph.CO hep-ph
What laboratory experiments can teach us about cosmology: A chameleon example
实验室实验可以揭示新的物理学理论,以解释宇宙学的奥秘,包括暗能量和暗物质的性质。在这篇文章中,我将重点介绍一个特殊的例子,变色龙模型。变色龙是一个可以在宇宙学距离尺度上修改引力的理论的例子,但它的非线性行为意味着它也可以通过适当设计的实验室实验来测试。本概述的目的是向实验界介绍最近的理论发展。
2019-01-07 astro-ph.CO nucl-ex
Gas density profile in dark matter halo in chameleon cosmology
我们研究了变色龙力影响下的暗物质晕中的气体密度、温度和压力分布。我们解决流体静力平衡方程的气体耦合的变色龙场的分析方式,使用近似解的变色龙场方程的源项,广义Navarro-Frenk-White的普遍密度分布。我们发现气体分布变得紧凑,因为由于额外的变色龙力而需要更大的压力梯度。面对的理论预测与数据的水螅A集群根据朱雀X射线观测的维里半径的温度分布,我们证明了一个有用的约束模型参数可以得到依赖于的值的耦合常数。例如,在$β=1$情况下,得到了变色龙场背景值的上界$ϕ_\infty<10^{-4}\mpl$,其中$β$是变色龙场与物质之间的耦合常数,$\mpl$是普朗克质量.然而,目前的数据的误差是不是那么小,我们得到了一个有用的约束的情况下,$β=1/\sqrt{6}$,这对应于一个$f(R)$模型。
2012-12-10 astro-ph.CO
Chameleon Effects on Small Scale Structure and the Baryonic Jeans Mass
在牛顿宇宙学或广义相对论的框架中,导出一个质量标度是很简单的,在这个质量标度之下,坍缩的结构相对来说没有重子。我们研究如何列入一个变色龙标量场影响重子的金斯质量,铭记两个典型的情况下,引力强度之间的耦合的标量场和物质,以及强耦合制度,其中耦合是非常大的。我们发现,在变色龙理论中重子效应比在普通的广义相对论中持续到更小的尺度,特别是在强耦合的情况下。几个潜在的可观察到的后果,这是确定的。
2011-11-14 astro-ph.CO
Tests of Chameleon Gravity
修正的引力理论,其中光标量与非平凡的自相互作用和非最小的耦合到物质变色龙和量子理论动态抑制偏离广义相对论在太阳系。在其他尺度上,筛选的环境性质意味着这些标量可能是相关的。筛选机制的高度非线性性质意味着它们避开了经典的第五力搜索,并且一直在努力设计新的和新颖的测试来探测它们,无论是在实验室还是使用天体物理对象,以及重新解释现有的数据集。这些搜索的结果通常使用不同的参数化来表示,这可能使得难以比较来自不同探测器的约束。这篇评论的目的是总结目前国家的最先进的搜索屏蔽标量耦合到物质,并将当前的边界转换成一个单一的参数化调查的国家的模型。目前,通常研究的变色龙模型是良好的约束,但不太常见的研究模型有很大的区域的参数空间,仍然是可行的。对称模型受到天体物理和实验室测试的良好约束,但在模型不受约束的两个尺度之间存在一个沙漠。变色龙与光子的耦合受到严格的限制,但变色龙与光子的耦合还有待探索。我们还总结了当前的界限$f(R)$模型,表现出变色龙机制(胡\& Sawicki模型)。其中最简单的理论受到天体物理探测器的严格约束,但目前很少有关于$R$更高幂次的理论的报道。审查结束时讨论了未来的前景,进一步使用即将到来的和计划中的实验约束筛选修改重力模型。
2018-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effects of a scalar fifth force on the dynamics of a charged particle as a new experimental design to test chameleon theories
本文描述了带电粒子在电磁场中存在标量第五种力时的动力学。聚焦于由变色龙场引起的第五种力,其轮廓可以在实验室中适当地设计,它绘制了它对静态和均匀磁场中粒子回旋运动的物理效应。第五个力引起的漂移的轨迹,估计分析和数值计算相比,由两个嵌套的圆柱体内的变色龙字段的激励配置文件。的影响和这种漂移的可检测性的大小进行了讨论,认为这可能提供一个新的实验设计,在实验室中测试小第五力。更重要的是,在宏观层面上,它感应出一个原则上也可以测量的电流,甚至可以让人们接近腔内标量场的横向分布。在这两种情况下,将磁场与局部重力场对齐抑制了牛顿重力的影响,否则牛顿重力的影响将比第五种力的影响大几个数量级,并且腔体对粒子的牛顿重力也被认为是可以忽略的。考虑到这一点,这个实验装置及其两种效应--对单个粒子的效应和宏观水平的效应--可能需要注意在实验室中证明其实际可行性。
2020-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Supersymmetric chameleons and ultra-local models
超变色龙模型,所有类型的物质属于三个隐蔽的部门,即黑暗,超对称性破缺和物质部门,被证明是动态等效的超本地模型的修改引力。在由暗物质和暗能量组成的暗扇区中,暗能量场和暗物质之间的相互作用范围被限制在极短的范围内,即短于由超对称破缺所设定的逆引力子质量。这实现了暗能量相互作用的变色龙屏蔽的极端版本。另一方面,重子物质部分以达穆尔-波利亚科夫的方式从暗能量中分离出来。这两种机制排除了太阳系中由于超级变色龙场的存在而局部存在的任何引力修正。在更大的尺度上,超级变色龙可以影响结构的生长和暗物质晕的数量。它还可以影响星系的动力学,它引起的第五种力的相互作用可以与牛顿的相互作用具有相同的数量级。
2016-05-19 astro-ph.CO
Dynamical systems study of Chameleon scalar field
目前的工作是一个广泛的研究可行的稳定解决方案的变色龙标量场模型导致宇宙加速膨胀的可能性。研究发现,对于变色龙场势$V(ϕ)$和变色龙场与物质的耦合$f(ϕ)$的各种组合,加速膨胀的稳定解是完全可能的.本研究为各种$V(ϕ)$和$f(ϕ)$组合的稳定性标准提供了诊断。
2016-01-19 astro-ph.CO gr-qc
Testing chameleon gravity with the Coma cluster
我们提出了一种新的方法来测试在星系团的外围引力相互作用。当重力被修改时,这通常伴随着引入额外的标量自由度,这介导了吸引力。然而,额外引力耦合的存在受到当地测量的严格限制。在引力的变色龙修正中,可以通过采用在密集环境中抑制第五种力的屏蔽机制来逃避局部测试。虽然变色龙场可能在星团内部被屏蔽,但其外部区域仍然会受到额外力的影响,从而在星团的流体静力学质量和透镜质量之间引入偏差。因此,变色龙修改可以通过结合气体和透镜测量的集群进行测试。我们证明了我们的方法的可操作性与后发座星系团,这两个透镜测量和气体观测的X射线表面亮度,X射线温度,和Sunyaev-Zel'dovich效应。使用联合观测数据集,我们进行了马尔可夫链蒙特卡罗分析的参数空间描述不同的配置文件在牛顿和变色龙的情况下。我们报告的竞争性约束的变色龙场的振幅和耦合强度的问题。在f(R)引力的情况下,对应于耦合的特定选择,我们发现背景场振幅的上限为|f_{R0}| <6*10^{-5},这是目前宇宙学尺度上最严格的约束。
2014-03-19 astro-ph.CO
A Compendium of Chameleon Constraints
变色龙模型是一个具有屏蔽机制的标量场理论,它解释了宇宙学相关的光标量如何避免太阳系内寻找第五种力的限制。变色龙是一种流行的暗能量候选者,也出现在引力的$f(R)$理论中。虽然变色龙的设计是为了避免历史搜索的第五力,它不是不可观测的,许多努力已经进入确定最好的观测和实验来检测它。这些结果并不总是为相同的模型或相同的语言,一个特殊的问题时,比较天体物理和实验室搜索很难理解哪些区域的参数空间仍然存在。在这里,我们提出了结合约束的变色龙模型从天体物理和实验室搜索的第一次,并确定剩余的窗口参数空间。我们讨论了宇宙学变色龙搜索和未来的小规模探测的影响。
2016-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Casimir Tests of Scalar-Tensor Theories
本文研究 Casimir 实验对 chameleon 修改引力的检验,通过数值与解析比较发现 PFA 失效而 SFA 在 D≳R 时更可靠,并预测未来实验将封闭暗能量标度下最简模型的参数空间。
2022-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effects of Chameleon Scalar Field on Rotation Curves of the Galaxies
研究了变色龙标量场对暗物质晕的有效密度和压力的影响。压力是由作用在物质上的变色龙第五种力产生的。我们证明,厚壳层非奇异边界条件,禁止奇点导致非常严格的约束时,适用于星系的物质变色龙耦合。我们认为,在一般的物理情况下,具有中心奇点的变色龙轮廓更容易发展。暗物质所经历的具有中心奇异性的变色龙轮廓中的变色龙第五力可以显著地改变星系的自转曲线。变色龙第五力可以产生陡峭的尖点的旋转曲线在任何暗物质从Navarro-Frenk-White(NFW)的伪等温(ISO)的轮廓开始。利用晚型低面亮度星系(LSB)的观测资料,估算了变色龙与暗物质之间的耦合常数的上限。其顺序为$β< 10^{-3}$。
2012-03-28 astro-ph.CO hep-ph
Derivative Chameleons
我们考虑广义变色龙模型,其中物质和引力几何之间的共形耦合不仅是变色龙场的函数,而且是其衍生物通过高阶坐标不变量。具体地说,我们考虑第一个这样的非平凡共形因子A(λ,X),其中X是λ的正则动力学项。相关的现象学的研究,我们表明,这样的理论有一个新的通用质量改变机制,可能有助于在密集的环境中产生足够大的变色龙质量。最一般的有效电位推导出这样的衍生变色龙设置和明确的例子。有趣的是,这向我们指出了一个纯粹的衍生变色龙的存在,它受到了π的移位对称性的保护。我们还讨论了潜在的幽灵般的不稳定性与质量提升机制,并找到另一个,质量降低和不稳定性,分支的解决方案。这表明,除非进行微调,否则稳定的导数模型实际上是典型的反变色龙,在稠密环境中抑制了场的质量。此外,我们调查修改薄壳制度,并证明了一个不去定理变色龙效应在非共形几何的非正式类型。
2012-03-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Theories of Gravity with Phase Space-Inferred Potentials of Galaxy Clusters
改进的引力理论为我们提供了一个独特的机会来产生创新的引力测试。在变色龙f(R)引力中,引力势与广义相对论(GR)的弱场极限存在质量依赖关系。我们开发了一个探针的重力比较高质量的集群,变色龙效应弱,低质量的集群,在那里的效果可以很强。我们利用半径/速度相空间中的逃逸速度边缘来推断0.3-1维里半径尺度上的引力势分布。我们发现,逃逸边缘的低质量集群相比,GR,其中的差异的大小取决于背景场值|fR0|的增强。我们使用N体模拟和模拟光锥星系数据验证我们的探测器。对于一个DESI(暗能量Spectroscopic Instrument)亮星系样本,包括观测系统学、投影效应和宇宙方差,我们的检验可以区分GR和Chameleon f(R)引力模型,|fR0| = 4 e-6(2 e-6)at > 5σ(> 2σ),比目前的星系团尺度约束好一个数量级以上。
2016-02-29 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological dynamics of a hybrid chameleon scenario
我们考虑一个混合标量场,它是非最小耦合的物质和模型的变色龙宇宙学。通过引入有效势,研究了有效势的极小值和混合变色龙场的质量与局域物质密度的关系。利用动力系统的方法,我们分析了这个双场变色龙模型的相空间,找到了它的不动点,并研究了它们的稳定性。我们表明,混合变色龙统治解决方案是一个稳定的吸引子和宇宙在这种设置经历了幻影鸿沟交叉。
2013-02-13 astro-ph.CO gr-qc
An FLRW Cosmology with a Chameleon Field
本文导出了物质拉格朗日项是标量场和物质场的通函数的变色龙场的场方程。然后在Friedmann-Lemaittre-Robertson-Walker~(FLRW)框架下对方程进行了表示,并详细讨论了相应的相图和幂律解。它表明,为什么变色龙和物质场之间的非最小耦合导致能量转移的领域,从而影响宇宙的膨胀率。传递方向由热力学第二定律决定。该解表明,宇宙的加速膨胀可以被描述为能量从变色龙场流向物质场的结果。
2016-03-15 astro-ph.CO gr-qc
Neutron Limit on the Strongly-Coupled Chameleon Field
导致宇宙加速膨胀的暗能量的物理起源是宇宙学的主要开放问题之一。一套理论假设存在一个自相互作用的标量场,用于暗能量与物质的耦合。在变色龙暗能量理论中,这种耦合导致了一种屏蔽机制,使得场的振幅在空无一物的空间中不为零,但在地球物质密度高的区域中被大大抑制。然而,在适当的真空条件下进行的测量可以使变色龙场出现在设备中,在那里它可以进行实验室实验。在这里,我们报告的最严格的上限自由中子变色龙耦合的强耦合的变色龙理论使用中子干涉技术的限制。我们的实验通过在一个完美的晶体中子干涉仪中的一条中子路径上引起的相对相移来寻找变色龙场。通过改变双室铝电池内的毫巴压力来主动调制变色龙场的幅度。我们报告了一个95%的置信水平上限的中子-变色龙耦合$β$范围从$β< 4.7\times 10^6$的Ratra-Peebles指数n = 1的非线性标量场势的$β< 2.4\times 10^7$ n = 6,一个数量级更敏感的比最近的自由中子限制中间n。在可预见的未来,类似的实验可以探索变色龙暗能量的全部参数范围。
2016-01-26 astro-ph.CO physics.ins-det
Chameleon-Photon Mixing in a Primordial Magnetic Field
我们考虑光子和标量ALP与质量远小于沿路径的等离子体频率之间的非共振混合,具体参考变色龙标量场模型。这种混合会改变宇宙微波背景(CMB)辐射的强度和偏振状态。我们发现,平均修改的CMB偏振模式是可以忽略的。然而,平均修改的CMB强度谱是更显着的,我们比较这一高精度测量的CMB光谱由远红外绝对分光光度计(FIRAS)的COBE卫星上。由此得到的原始场中标量光子转换概率的95%置信限(在100 GHz处)为P <2.6x10 ^{-2}。这对应于对光子-标量耦合强度g和原始磁场的大小的简并约束。从CMB功率谱中得到的原始磁场强度的上限B <5.0 x10 ^{-9} G,这意味着光子-标量耦合强度的上限在g <7.14 x10 ^{-13} GeV ^{-1}到g <9.20 x10 ^{-14} GeV ^{-1}的范围内,取决于原始磁场的功率谱。
2010-08-16 astro-ph.CO
Laboratory constraints on chameleon dark energy and power-law fields
我们报告的结果从GammeV变色龙余辉搜索-通过光子/变色龙振荡内的磁场的变色龙粒子的搜索。这个实验对以前没有探索过的变色龙幂律模型和暗能量模型很敏感。这些结果排除了5个数量级的耦合变色龙的光子覆盖范围的4个数量级的变色龙有效质量,并为个别变色龙模型,排除4和12个数量级之间的变色龙耦合到物质。
2010-10-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Particles and forces from chameleon dark energy
变色龙暗能量是一种物质耦合的标量场,它通过变大质量来隐藏它的第五种力。我们估计扭摆约束的剩余第五力,由于模型与重力强度耦合。像Eot-Wash这样的实验即将排除“量子稳定”的变色龙模型,在这种模型中,对变色龙场和质量的量子修正仍然很小。我们还考虑了光子耦合变色龙,这可以通过余辉实验,如追逐测试。
2012-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Casimir, Gravitational and Neutron Tests of Dark Energy
我们调查实验室测试的暗能量理论,修改引力的方式概括的逆幂律变色龙模型。我们利用这些理论的断层描述,捕获$f(R)$模型的大曲率限制,的duplex和duplex。我们认为它们的影响,在各种实验中,一个新的标量相互作用的存在可能会被发现。更准确地说,我们专注于卡西米尔,Eot洗和中子实验。我们表明,在实验室中,puponons,puponons和广义变色龙模型是有效的测试。对于广义变色龙,我们修改他们的地位,在即将举行的卡西米尔实验,如在阿姆斯特丹的CANNEX,并表明他们是在检测范围内。
2014-12-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Screening Solutions in Modified Gravity Theories
在这项工作中,我们通过一个简单的例子说明了在太阳系中使用即将到来的LISA探路者任务周围的重力鞍点测试变色龙筛选机制的可能性。我们发现这些模型独特的潮汐应力签名,并考虑潜在的限制。
2014-05-01 astro-ph.CO gr-qc
Spherical Collapse in Chameleon Models
研究了在引力和变色龙标量场作用下,非相对论性物质的超密度引力坍缩。我们表明,球形塌陷模型是修改的变色龙场的存在。特别是,我们发现,即使变色龙效应可能是潜在的大,在小尺度上,对于足够大的初始尺寸的不均匀性的塌陷区域具有一个薄壳屏蔽变色龙场引起的重力的修改,恢复标准的重力结果。我们分析的行为的崩溃壳在宇宙学设置中的薄壳的存在下,发现,在通常的情况下,崩溃的临界密度取决于初始的共动大小的不均匀性。
2010-09-01 astro-ph.CO hep-th
Evolution of the Chameleon Scalar Field in the Early Universe
为了满足从大爆炸核合成(BBN)到今天的粒子质量允许变化的限制,变色龙标量场需要在其宇宙学演化的早期达到其吸引子解。Brax等人(2004)已经证明,在暴胀结束时,变色龙场的某些特定初始条件下,这是可能的。然而,如果变色龙被视为暗能量的天然候选者,那么实现这一点所需的极端微调就会带来一个问题。在这篇文章中,我们重新审视了早期宇宙中变色龙的行为,包括Brax等人提出的电磁耦合。通过求解含有原初磁场的变色龙演化方程,我们发现在暴胀结束时变色龙场的严格初始条件可以放宽,并确定了原初磁场强度的下界.
2012-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chameleon Induced Atomic Afterglow
变色龙是一个标量场,它的质量取决于它所处环境的密度。变色龙必须与物质粒子耦合,并以类似于光子的方式激发原子能级之间的跃迁。当通过使激光束穿过恒定的磁场在光学腔内产生时,变色龙被捕获在腔壁之间并形成驻波。这种效应在激光束和磁场关闭的情况下也会产生余辉现象,可以用来探测变色龙场与物质的相互作用。
2010-09-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Experimental demonstration of a fifth force due to chameleon field via cold atoms
我们用冷原子实验测试了第五种力。宇宙的加速膨胀意味着可能存在一个遍布宇宙的标量场来驱动加速。这个场将导致正常物质物体之间的可检测力。变色龙场理论指出,在源物体表面附近的薄壳中,力应该很强,但在源物体的内部和外部,力应该被大大抑制。我们使用两个原子云:一个作为源,另一个作为测试质量,所以测试质量可以通过源质量的薄壳区域。我们探测到了变色龙力,得到了物质与场的耦合常数约为4.5E ~(11)。变色龙力在短距离上比牛顿引力大得多;相互作用范围足够短,可以满足所有偏离广义相对论的实验界限。
2017-02-10 astro-ph.CO physics.atom-ph
Scalar radiation from Chameleon-shielded regions
我研究了围绕径向脉动质量的变色龙场的轮廓。重点的情况下,背景(静态)变色龙配置文件表现出薄壳,我添加小扰动的形式随时间变化的径向脉动的源。结果表明,变色龙场具有时间依赖性,在源区域存在标量辐射,球对称质量外的度规不是静态的。这有几个有趣的和潜在的可测试的后果。
2011-06-24 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy Rotation Curves as a probe of Chameleon-Screened Scalar Fields
这篇论文因错误被作者撤回。
2012-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The shape dependence of chameleon screening
变色龙标量场可以通过改变它们的质量和局部密度来屏蔽它们相关的第五种力。这些模型是筛选机制的典型例子,并已成为宇宙学调查和地球实验的重要目标。特别是最近有很多兴趣在实验室中寻找变色龙的第五种力量。已知变色龙力在非球形源周围屏蔽较少,但仅在几个简单形状周围的场轮廓是解析已知的。在这项工作中,我们介绍了一个数值代码,解决了周围的任意形状的变色龙场与方位角对称放置在一个球形真空室。我们发现,偏离球面对称可以增加变色龙加速所经历的测试粒子的一个因素的$\sim 3$,和最少的屏蔽对象是那些最小化一些内部尺寸。
2018-03-13 astro-ph.CO gr-qc
Dynamical Chameleon Neutron Stars: stability, radial oscillations and scalar radiation in spherical symmetry
标量-张量理论的现象学在大尺度(例如宇宙学)上与广义相对论有很大的不同,它们通常不能通过局部的实验检验(例如在太阳系中),除非它们提出了一个合适的“屏蔽机制”。变色龙屏蔽就是一个例子,它可以在高密度环境中恢复局部广义相对论行为,至少在弱场和准静态结构中是这样。在这里,我们测试的有效性变色龙筛选强场和高度相对论/动力学条件下,进行完全非线性模拟的中子星受到初始扰动,导致他们振荡,甚至崩溃的黑洞。我们证实,屏蔽变色龙星是稳定的足够小的径向振荡,但后者的频谱显示偏离广义相对论的预测。我们还计算了坍缩过程中产生的标量通量的黑洞,并评论其可探测性与未来的引力波干涉仪。
2021-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Tuning the Mass of Chameleon Fields in Casimir Force Experiments
我们已经计算了两个平行板之间的变色龙压力的存在下,干预介质的影响质量的变色龙场。正如直观预期的那样,间隙中的气体减弱了变色龙相互作用机制,其屏蔽效应随着板分离和中间介质的密度而增加。这一现象可能为未来的长距离卡西米尔力实验开辟了寻找变色龙粒子的新方向。
2010-03-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Chameleon Field in a Spherical Shell System
研究了第五种力屏蔽机制对高度非均匀密度剖面中变色龙场的有效性。为了简单起见,我们考虑一个静态和球对称系统,它是由同心无限薄壳。我们计算的第五力的轮廓,通过使用一个相对较大的康普顿波长的变色龙场的数值方法。一个近似的解决方案也来自小康普顿波长限制。我们的研究结果表明,如果满足相应的平滑密度分布的薄壳条件,第五个力是安全的屏蔽系统外,无论系统内的壳的配置。与系统外的屏蔽相反,我们发现第五种力可以与系统内的牛顿引力相媲美。如果系统是高度不均匀的,变色龙场不能跟踪随密度变化的势能最小值,并且重复被踢,爬上和滚下的潜力,即使变色龙场的有效质量在系统中足够大的平均。当我们考虑非均匀物体时,我们不应该对具有平均密度分布的第五力场的良好性感到自满。
2018-10-21 astro-ph.CO gr-qc
Searching for Chameleon Dark Energy with Mechanical Systems
暗能量的光标量场框架,有时被称为精粹,在正常物质物体之间引入了第五种力。屏蔽机制,如变色龙模型,允许标量场在宇宙学尺度上几乎是无质量的,同时避开了实验室的限制。我们探讨了近期内可用的机械系统直接探测与变色龙暗能量相关的第五种力的能力。我们提供了最弱的可访问的变色龙模型参数的实验可调变量方面的解析表达式,并将我们的分析应用到两个机械系统:悬浮微球和扭秤,表明这些实验的当前一代的灵敏度,以排除一个显着的部分建议变色龙参数空间。我们还指出了理论上动机良好的变色龙参数空间,以指导未来的实验工作。
2022-01-28 astro-ph.CO hep-ph
Chameleon Gravity, Electrostatics, and Kinematics in the Outer Galaxy
光标量场被认为出现在高能物理学的理论中(如弦论),并在暗能量、暗物质或中微子物理学中找到现象学的动机。然而,光标量场与普通(或暗)物质的耦合受到实验室、太阳系和天体物理学第五力测试的强烈约束。在稠密环境中,避免这些限制的一种方法是通过变色龙机制,即场的质量随着环境密度急剧增加。因此,变色龙力只来源于致密物体表面附近的薄壳,这大大降低了它的大小。本文认为薄壳条件等价于静电学中的“导电”边界条件。作为一个应用,我们使用镜像法的模拟来计算物体围绕球形引力源的反作用力(或自作用力)。使用这种方法,我们可以明确地计算在星系晕的外围违反等效原理(假设NFW暗物质配置文件):中等质量的卫星可以比它们的大/小同行慢10%接近薄壳。
2011-09-02 astro-ph.CO gr-qc
A natural cosmological constant from chameleons
我们提出了一个简单的模型,其中有效的宇宙学常数出现在变色龙标量场。对于Kachru-Kallosh-Linde-Trivedi(KKLT)启发的势形式和与局部密度耦合的特定变色龙,近似恒定的标量场势的斑块聚集在密度高于一定值的物质区域周围,在大尺度上产生宇宙学常数的效果。这种构造同时解决了宇宙学常数问题(为什么$Λ$如此之小,但又不为零)和巧合问题(为什么$Λ$与现在的物质密度相当)。
2015-04-06 astro-ph.CO hep-th
Light scalars in light of UV/IR mixing: classicalization via synergy between Vainshtein and chameleon screenings
Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822(里昂第一大学,法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所,IP2I里昂,UMR 5822)
本文研究光标量场理论中的经典化机制,通过k-essence模型展示Vainshtein屏蔽与变色龙屏蔽的协同作用,解决层级问题并实现紫外/红外混合。
2026-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Attractors, Statefinders and Observational Measurement for Chameleonic Brans--Dicke Cosmology
研究了变色龙Brans-Dicke模型在FRW宇宙中的应用.一个框架来研究相空间中的稳定性和吸引子的解决方案开发的模型。我们表明,依赖于物质场和稳定性条件,它是可能的,实现幻影般的行为,而不引入幻影场的模型,而稳定性得到满足,幻影交叉发生。研究了不同物质与变色龙标量场相互作用模型的状态探测器参数。我们还比较了我们的模型与目前的观测。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Testing Chameleons Using Neutron Interferometry
变色龙是一个很好的动机标量场,可以解释观测到的宇宙后期加速膨胀。变色龙拥有一个有趣的特性,即它们的质量以及相互作用的范围取决于它们所处环境的密度。变色龙的一个非常吸引人的特征是在实验室环境中测试暗能量模型的潜力。在这里,我们简要回顾了两个拟议的实验,以寻找变色龙使用中子干涉技术的斯诺马斯2013年社区夏季研究。
2013-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Extended Chameleons
我们扩展变色龙模型考虑标量流体理论之间的物质和标量场的耦合可以表示为一个二次有效势与密度依赖的最小值和质量。在这种情况下,我们研究了太阳系引力测试的标量场的影响,并表明,通过这些严格的约束模型仍然可以引起牛顿定律在银河系尺度上的大修改。在这些尺度上,我们分析模型,这可能会导致牛顿定律的维里半径以外的百分比偏差。然后,我们模型的暗物质晕的Navarro-Frenk-White的配置文件,明确地发现,第五种力量可以在一个特定的模型,其中的标量场质量是恒定的,其潜在的最小值与物质密度线性变化的银河系核心周围的大的贡献。在宇宙学的距离,我们发现,这个模型不会改变的增长大尺度结构,因此将最好的测试在星系尺度上,有趣的签名可能会出现在星系旋转曲线。
2017-03-08 astro-ph.CO gr-qc
Probing Strongly Coupled Chameleons with Slow Neutrons
我们考虑用慢中子探测变色龙的不同方法。变色龙修正了地球引力场中中子在平面镜上的反弹势。这引起了中子能级的变化,这种变化可以在目前的实验中检测到,比如花岗岩。平行板之间的变色龙具有气泡状的场分布,这将在干涉测量实验中改变中子的相位。我们表明,这种新的检测方法是有竞争力的弹跳中子之一,希望提供一个有效的探测变色龙时,强烈耦合到物质。
2013-06-27 astro-ph.CO hep-ph quant-ph
Cosmic Web and Environmental Dependence of Screening: Vainshtein vs. Chameleon
修正广义相对论以解释宇宙加速膨胀的理论经常使用屏蔽机制来满足太阳系尺度的限制。我们研究了宇宙网络和暗物质晕的局部环境密度对Vainshtein和变色龙屏蔽机制屏蔽特性的影响。我们比较宇宙网络形态的暗物质粒子,暗物质晕的质量函数,质量和径向依赖的筛选,速度色散和特有的速度,和环境依赖的筛选机制在$f(R)$和NDGP模型。使用ORIGAMI宇宙网络识别例程,我们发现,Vainshtein机制依赖于宇宙网络形态的暗物质粒子,因为这些是根据其崩溃的维度定义的,而变色龙机制显示没有形态依赖性。晕的变色龙屏蔽及其速度色散依赖于晕质量,小晕和亚晕可以在变色龙机制中被环境屏蔽。另一方面,Vainshtein机制中的晕的屏蔽不依赖于质量或环境,并且它们的速度分散被抑制。Vainshtein机制中晕的特殊速度被增强,因为屏蔽的物体仍然可以感受到外部场产生的第五力,而变色龙晕的特殊速度在晕中心被屏蔽时被抑制。
2015-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Conformal inflation with chameleon coupling
我们调查的可能性,暴胀,特别是在共形暴胀模型,也是一个变色龙,即它耦合到能量密度的一些重的非相对论性的物质在通货膨胀。我们发现新的和有趣的吸引子行为,无论是延长通货膨胀,或改变观测值$n_s,r$,根据变色龙耦合指数的符号。我们还检查,变色龙耦合的重物质场强烈抑制熵模式在通货膨胀。
2018-11-03 astro-ph.CO hep-th
Ellipticity Weakens Chameleon Screening
变色龙机制使一个长距离的第五力被屏蔽在稠密的环境中,当非平凡的自相互作用的领域,使其质量增加与当地的密度。到目前为止,变色龙第五力主要是针对球对称源进行研究的,然而非线性的自相互作用意味着变色龙对源形状变化的反应与重力不同。在这项工作中,我们专注于椭球偏离球对称和计算变色龙力的完整形式,比较它的形状依赖于重力。当将球体变形为具有相同质量的椭圆体(椭圆率为$\simeq 0.99$)时,变色龙力可增强高达40%。
2014-12-19 astro-ph.CO hep-th
Can Chameleon Field be identified with Quintessence ?
在Einstein-Cartan引力理论的变色龙场,改变其质量依赖于其环境的密度,我们分析了宇宙演化的Friedmann-Einstein方程的膨胀参数$a$只依赖于时间。我们分析的问题,识别的变色龙领域的精髓,即一个典型的标量场负责暗能量动力学和加速宇宙膨胀。我们表明,由于宇宙学常数,有关的遗迹暗能量密度,是由扭转(天体物理学。J.829,47(2016)),变色龙场原则上可能具有某些本质的性质,例如对暗能量动力学和宇宙膨胀的加速甚至对后期加速的影响,但它不能完全与本质等同。
2020-10-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs production as a probe of Chameleon Dark Energy
在本文中,我们研究各种粒子物理效应的光,标量暗能量场与物质的变色龙般的耦合。我们表明,只有物质耦合的变色龙模型将诱导耦合到光子。在这样做的时候,我们得到了第一个微物理实现的变色龙暗能量模型耦合到电磁场强度。这一分析为目前和不久的将来对轴子和变色龙粒子的测试提供了额外的动力。在均匀耦合模型中,我们发现了变色龙耦合强度的一个新的界。我们还研究了变色龙场对Higgs产生的影响,这与强子对撞机有关。预计这些粒子将通过弱玻色子聚变或与Z或W相关的生产来制造希格斯粒子。我们表明,像Tevatron,大型强子对撞机将无法排除或观察变色龙通过这种机制,因为规范不变性的低能拉格朗日抑制可能出现的修正。
2010-05-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Fifth force induced by a chameleon field on nested cylinders
本文研究了标量第五力的性质,它出现在一个标量张量理论与变色龙屏蔽机制的重力空间任务的背景下,如显微镜实验。在这样的实验中,当圆柱体不是完全同轴时,变色龙场在实验的嵌套圆柱体内的传播会引起第五种力。我们提出了一种半解析方法来计算场分布和诱导的第五力,并将其与完整的数值模拟进行比较,在圆柱对称性被破坏的情况下。讨论了第五力与模型参数和实验几何参数的比例关系。我们发现,第五种力是排斥性的,因此增加了一个不稳定的刚度,应包括在力预算作用在检测器上。这开辟了一种新的方法来约束屏蔽模型中的标量第五力。
2020-04-17 astro-ph.CO gr-qc