$Λ$CDM or self-interacting neutrinos? - how CMB data can tell the two models apart
在许多对$Λ$ CDM范式的扩展中，中微子自相互作用直到接近物质辐射相等的时代的模型已经被证明与当前的宇宙微波背景（CMB）数据非常吻合，同时缓解了膨胀率和物质波动幅度的后期测量的紧张局势。有趣的是，CMB与这个模型的拟合要么挑选出中微子相互作用强度的特定大值，要么与$Λ$ CDM中发现的极弱中微子相互作用一致，导致中微子自相互作用截面的双峰后验分布。在本文中，我们探讨了为什么目前的宇宙学数据选择这个特定的大中微子自相互作用强度，并因此，不赞成自相互作用截面的中间值。我们展示了它是如何的$\ell \gtrsim 1000$ CMB温度各向异性，最近测量的普朗克卫星，产生这种双峰。我们还建立了更小尺度的温度数据，和改进的偏振数据测量的温度-偏振互相关，将最好地约束中微子自相互作用强度。我们预测，即将到来的西蒙斯天文台应该能够区分模型。
2019-04-23 astro-ph.CO
Avoiding baryonic feedback effects on neutrino mass measurements from CMB lensing
中微子质量总和的测量是即将到来的宇宙微波背景（CMB）引力透镜测量的主要应用之一。这种测量可能会被与所谓的“重子效应”有关的不确定性建模所混淆，这些不确定性来自气体动力学、恒星形成以及活动星系核和超新星的反馈。特别是，关于重子对CMB透镜效应的形式的错误假设可以使中微子质量测量产生很大的统计不确定性。在本文中，我们研究了三种方法来减轻这种偏差：（1）限制使用小尺度的CMB透镜信息时，约束中微子质量;（2）使用外部示踪剂，以消除低红移的贡献的CMB透镜映射;（3）边缘化的参数模型的重子效应的大尺度结构。我们使用Fisher矩阵预测来测试这些方法，这些方法用于类似于西蒙斯天文台和CMB-S4的实验，使用各种最近的流体动力学模拟来表示可能的重子效应的范围，并使用鲁宾天文台的LSST测量的宇宙剪切作为方法（2）中的示踪剂。我们发现，（1）和（2）的组合，或（3）本身，将有效地减少重子效应对中微子质量测量的偏差到可以忽略的水平，而不会显着增加相关的统计不确定性。
2020-11-12 astro-ph.CO
CMBComp: A Simple and Accurate Compressed CMB Likelihood for Dark Energy, Curvature, and Massive Neutrinos
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；University of Michigan（密歇根大学）
提出CMBComp，一种紧凑且精确的压缩CMB似然函数，通过压缩SPA数据集（SPT-3G、ACT DR6、Planck PR3和PR4/NPIPE透镜）的几何信息，结合DESI DR2 BAO数据，在五个模型空间中验证其与全CMB链的高精度一致性。
2026-06-23 astro-ph.CO
CMB Lensing Constraints on Neutrinos and Dark Energy
引力势对宇宙微波背景辐射沿视线方向的透镜效应的特征携带着物质分布、中微子质量和暗能量性质的信息。我们研究了普朗克，北极熊，和CMBpol未来的数据，包括从B模式偏振或透镜势，将能够放置在这些数量的约束。我们同时适合中微子质量和暗能量状态方程，包括时间变化和早期的暗能量密度，并比较使用偏振功率谱的最佳二次估计的透镜。结果给出了作为一个功能的系统学水平，从残留的前景污染。一个现实的CMBpol实验可以有效地将中微子质量的总和限制在0.05 eV以内，将早期暗能量的分数限制在0.002以内。我们还提出了一个令人惊讶的简单处方计算暗能量状态方程的约束结合超新星距离JDEM。
2009-03-19 astro-ph.CO
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
Neutrino constraints: what large-scale structure and CMB data are telling us?
本文结合WMAP 9年或Planck CMB数据、BOSS DR 11的BAO测量、CFHTLenS的星系切变测量、SDSS的Ly- $α$森林约束和Chandra观测的星系团质量函数，讨论了中微子质量约束的可靠性。为了避免模型依赖的约束，我们执行一个完整的可能性分析的所有数据集。至于集群的数据分析，我们依赖于最新的校准的大质量中微子效应的晕质量函数，我们探讨的质量偏差和重离子的反馈过程对宇宙学参数的晕质量函数的重新校准的不确定性的影响。我们发现，没有一个单独的低红移探针提供证据的大质量中微子与CMB测量相结合，而大于$2σ$检测非零中微子质量，无论是活跃的或无菌的，实现结合集群或剪切数据与CMB和BAO测量。在无菌中微子的情况下，对大质量中微子的偏好更大，并且对于Planck，BAO，剪切和集群数据集的组合，我们发现香草$Λ$ CDM模型在超过$3σ$时被拒绝，并且加速器异常激发的无菌中微子质量在$2σ$误差范围内。最后，全数据组合的结果反映了从聚类和剪切数据获得的$σ_8$约束与从Ly- $α$森林测量推断的约束之间的张力;在所采用的两个CMB数据集的活动中微子方案中，完整的数据组合仅产生$\sum m_ν$的上限，而假设额外的无菌中微子，我们仍然优先考虑非零质量，$m_s^{\rm eff}=0.26^{+0.22}_{-0.24}$ eV，和暗对辐射含量$ΔN_{\rm e…
2014-10-31 astro-ph.CO
Does the CMB prefer a leptonic Universe?
最近对最小角尺度下的宇宙微波背景（CMB）和更新的原始元素丰度的观测表明，相对于标准大爆炸核合成，具有三中微子味的宇宙微波背景的能量密度和氦4丰度都有所增加。这就需要重新分析中微子化学势的观测界限，它编码了宇宙中微子和反中微子之间的数量不对称性，从而测量了宇宙的轻子不对称性。我们比较最近的数据与大爆炸核合成代码，假设中微子味平衡通过中微子振荡大爆炸核合成开始之前。我们发现一个轻微的偏好负中微子化学势，这将意味着过量的反中微子，从而负轻子数的宇宙。轻子的不对称性可能超过重子的不对称性几个数量级。
2013-03-11 astro-ph.CO
Probing dark energy and neutrino mass from upcoming lensing experiments of CMB and galaxies
本研究探讨宇宙剪切与CMB透镜实验的协同作用，以同时约束中微子质量和暗能量状态方程参数，Fisher分析显示w_0和w_a可分别达到5%和15%的精度，并能以2σ显著性探测0.1 eV的总中微子质量。
2023-11-17 astro-ph.CO
DEMNUni: The imprint of massive neutrinos on the cross-correlation between cosmic voids and CMB lensing
本研究利用 DEMNUni 模拟分析大质量中微子对光度巡天空洞性质及其与 CMB 透镜交叉关联的影响，并提出区分中微子质量的新观测量。
2023-03-17 astro-ph.CO
DEMNUni: cross-correlating the nonlinear ISWRS effect with CMB-lensing and galaxies in the presence of massive neutrinos
提出在有质量中微子存在下ISWRS效应与大尺度结构角相关性的解析建模，经DEMNUni N体模拟验证，发现交叉谱符号反转多极子位置与中微子总质量近乎线性相关，为未来小尺度交叉谱探测奠定基础。
2024-03-04 astro-ph.CO
Probing early structure and model-independent neutrino mass with high-redshift CMB lensing mass maps
本研究提出通过减去缩放星系密度图去除CMB透镜质量图低红移贡献的方法，得到高红移质量图，可高精度探测高红移结构增长，还能给出近乎模型无关的中微子质量约束，对非标准暗能量模型不敏感。
2025-05-18 astro-ph.CO
Tests of Neutrino and Dark Radiation Models from Galaxy and CMB surveys
我们分析了星系和CMB透镜调查的能力，以限制大量的中微子和新的模型的暗辐射。本文利用LSST星系巡天和CMB S4巡天对中微子质量约束进行了Fisher预测分析。联合分析的三个星系和剪切2点函数，以及关键的系统学参数和普朗克先验，约束中微子质量$\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
The BAHAMAS project: the CMB--large-scale structure tension and the roles of massive neutrinos and galaxy formation
最近的研究提供了证据表明，宇宙微波背景辐射（CMB）对Omega_m和sigma_8的约束与大尺度结构（LSS）的测量之间存在紧张关系。这种紧张局势可以通过呼吁宇宙学标准模型的扩展和/或在LSS模型中未经处理的系统误差来解决，其中重子物理学经常被建议。我们重新审视这种紧张局势，第一次，仔细校准的宇宙流体动力学模拟，从而捕捉到的总物质分布的重子的反反应。我们已经扩展了BAHAMAS模拟，包括大质量中微子的治疗，这是目前最好的动机扩展到标准模型。我们合成的热Sunyaev-Zel'dovich效应，弱星系透镜，和CMB透镜地图和比较观察到的自动和交叉功率谱从最近的观测调查范围广泛。我们的结论是：i）在采用中微子质量最小的标准模型时，主CMB和LSS之间通常存在张力; ii）在校准反馈过程以匹配团簇的气体分数之后，重子物理模型中剩余的不确定性不足以调和这种张力;以及iii）如果有人解释了普朗克CMB数据集中的内部张力，（通过允许透镜振幅A_Lens变化），调用非最小中微子质量，通常为0.2-0.4 eV，可以解决张力。这个解与主CMB和重子声学振荡的单独约束是完全一致的。
2018-03-13 astro-ph.CO
Limits of self-interacting neutrinos from the BAO and CMB phase shift
The University of Queensland（昆士兰大学）；University of New Mexico（新墨西哥大学）
本文通过分析BAO和CMB中的相移特征，探讨利用中微子自相互作用的约束方法，旨在提高对中微子自相互作用强度的限制精度。
2026-01-17 astro-ph.CO
Constraints on massive neutrinos from the pairwise kinematic Sunyaev-Zel'dovich effect
我们提出的平均成对动量的集群，通过运动学Sunvaev-Zel'dovich（kSZ）效应观察到的，作为一种新的探测大质量中微子。我们发现，当前和即将进行的调查的kSZ测量将为大尺度结构的中微子质量总和提供补充约束，并将改进普朗克卫星对原始宇宙微波背景（CMB）和CMB透镜的测量。中央的限制是一个独特的规模依赖的kSZ中微子签名的平均成对的集群，我们不希望被反映在系统的影响，改变信号的整体幅度，如集群的光学深度的动量。假设一个最小的$Λ$ CDM宇宙学，包括具有Planck原始CMB先验的大质量中微子和保守的kSZ规范，我们预测了“阶段II”的中微子质量和的$68%$上限为$290$ meV，$220$ meV，$96$ meV（ACTPol + BOSS），“第三阶段”（高级ACTPol + BOSS）和“第四阶段”（CMB-S4 + DESI）调查分别与普朗克单独预测的540 meV相比。这些预测包括能够同时限制中微子质量总和和质量平均光学厚度的集群样本在每个红移箱。如果平均光学厚度的集群可以测量百分之几的准确性和下限的质量被假定，预计kSZ的约束进一步提高到$120$毫电子伏，$90$毫电子伏和$33$毫电子伏（第二，第三和第四阶段）。这些预测是一个保守的估计中微子的限制，使用互相关的弧分分辨率CMB测量和光谱星系调查。从这些调查中可以获得更多与中微子约束相关的信息，例如星系…
2014-12-02 astro-ph.CO
Recoupled Dark Radiation reconciling CMB and DESI BAO measurements
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
研究通过引入耦合辐射成分缓解ΛCDM模型中CMB与DESI BAO测量之间的张力，并通过 sterile 中微子与轻伪标量介质的相互作用提供具体实现，从而改进宇宙学一致性和Hubble常数的张力。
2026-05-18 astro-ph.CO
A Semiblind Reconstruction of the History of Effective Number of Neutrinos Using CMB Data
本文利用CMB数据半盲重建有效中微子数目随红移的历史，发现当前数据与标准模型一致，但加入新自由度后哈勃常数增至68.71±0.44，略微缓解哈勃张力，并为未来巡天提供精确约束前景。
2024-12-16 astro-ph.CO
By Dawn's Early Light: CMB Polarization Impact on Cosmological Constraints
宇宙微波背景极化不仅编码了早期宇宙的信息，而且还通过CMB透镜编码了晚期宇宙的暗能量、中微子质量和引力。ACTpol、PolarBear、SPTpol等地面观测卫星显著地补充了普朗克卫星的宇宙学约束，将CMB暗能量优值和中微子质量约束增强了3-4倍。这改变了暗能量探测器的前景。我们从正在进行的实验中评估2017年的知识状态，包括暗能量调查（超新星，弱透镜，星系聚类），拟合动力学暗能量，中微子质量和修改后的引力增长指数。增加一个适度的强透镜时间延迟调查将这些暗能量限制进一步提高了32%，而一个增强的低红移超新星计划将其提高了26%。
2012-07-13 astro-ph.CO
What can CMB observations tell us about the neutrino distribution function?
宇宙微波背景（CMB）观测已被广泛用于限制中微子的关键属性，如它们的质量。然而，这些推论通常依赖于宇宙学模型的假设，特别是早期宇宙中中微子的分布函数。在本文中，我们的目标是评估的全面程度，CMB实验是敏感的中微子分布的形状。我们证明了普朗克和CMB-S4类实验没有检测分布函数中特定特征的前景。因此，我们采取一般的方法和边缘化完全超过中微子分布的形式，推导出相对论和非相对论中微子能量密度的约束，其特征在于$N_\mathrm{eff} = 3.0 \pm 0.4$和$ρ_{ν,0}^{\rm NR} < 14 \, \mathrm{eV}\,\mathrm{cm}^{-3}$在95% CL，分别。这些是宇宙微波背景数据唯一可以限制的中微子性质，这一事实对宇宙学中中微子质量极限具有重要意义。具体来说，在对比的$Λ$ CDM的情况下，CMB和BAO的数据严格限制中微子质量的总和为$\sum m_ν< 0.12 \, \mathrm{eV}$，我们明确表明，中微子质量大到$\sum m_ν\sim 3 \, \mathrm{eV}$是完全符合这个数据。重要的是，要做到这一点，中微子数密度应该适当地小，使得仍然满足$ρ_{ν,0}^\mathrm{NR} = \sum m_νn_{ν,0}$上的束缚。最后，我们给出了展望的机会，可能会出现其他互补的实验探测，如星系调查，中微子质量实验和设施，…
2022-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Joint probes of dark matter annihilation from neutrino detectors and CMB targets
School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院玛丽埃塔·布劳粒子物理研究所）
提出将中微子有效数目和宇宙微波背景谱畸变作为互补观测量，联合中微子探测器与CMB实验探测MeV-GeV质量暗物质湮灭到中微子的信号。
2026-11-10 astro-ph.CO hep-ph
Detecting the cosmological neutrino background in the CMB
在宇宙微波背景（CMB）中，除了光子外，还探测到三种相对论粒子。在宇宙学的标准模型中，它们被解释为三种中微子。然而，在CMB退耦时，中微子不仅是相对论性的，而且它们也是自由游动的。在这里，我们调查，是否CMB是敏感的中微子的这一定义功能，或者是否CMB数据允许用相对论流体取代中微子。我们表明，自由流动的粒子是首选的相对论性完美流体与$Δχ^2\simeq 21$。我们还研究了用粘性流体代替中微子的可能性，发现相对论性粘性流体无论是标准值$c_{\rm eff}^2=c_{\rm vis}^2=1/3$还是$c_{\rm eff}^2$和$c_{\rm vis}^2$的最佳拟合值都具有$Δχ^2=20$，因此也不能提供一个很好的拟合到目前的CMB数据。
2015-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB B-mode polarization observations
我们专注于正在进行的和未来的观测为21厘米线和CMB的B-模式的偏振产生的CMB透镜，并研究其灵敏度的有效数量的中微子物种，总中微子质量，和中微子质量等级。我们发现，结合CMB的观测与未来的平方公里阵列优化为21厘米线，如Omniscope可以确定中微子质量等级在2西格玛。我们还表明，Planck + POLARBEAR和SKA的一个更可行的组合可以大大改善中微子总质量和中微子有效种类数的界的误差，在2 σ处为Delta Sigma mnu ~ 0.12 eV和Delta Nnu ~ 0.38。
2013-01-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing the neutrino mass hierarchy with CMB weak lensing
我们预测约束宇宙学参数的主要CMB各向异性信息和弱透镜重建与未来的后普朗克CMB实验，宇宙起源探测器（COrE），使用中微子质量分裂的振荡数据作为先验信息。我们的MCMC模拟在平坦的模型与非演变状态方程的暗能量w给出了典型的68%的上限上的总中微子质量为0.136 eV和0.098 eV的倒置和正常的层次分别，假设总的总质量接近各自的层次（0.10 eV和0.06 eV）的振荡数据所允许的最小值。包括信息从未来的重子声学振荡测量与完整的BOSS，类型1a超新星距离模数从WFIRST，和一个现实的先验的哈勃常数，这些上限缩小到0.118 eV和0.080 eV的倒置和正常的层次，分别。这些距离先验的增加也产生了对w的n级约束。我们发现我们的MCMC结果和Fisher矩阵分析的结果之间的紧张关系，最有可能是由于一个强大的几何简并之间的总中微子质量，哈勃常数，和w的unlensed CMB功率谱。如果最小质量，正常的层次结构是实现的性质，倒置的层次结构应该是不利的，通常大于2西格玛水平的完整的数据组合。对于最小质量的倒置层次结构，我们计算贝叶斯因子之间的两个层次结构的各种组合，我们的预测数据集，并发现，未来的探针考虑在这里应该能够提供“强”的证据（优势比12：1）的倒置层次结构。最后，我们认为潜在的偏见的其他宇宙学参数假设错误的层次结构，并发现所有的偏见的参数低于其1-西格玛边际化误差。
2012-09-03 astro-ph.CO
Towards Neutrino Mass from Cosmology without Optical Depth Information
随着低红移探测器达到前所未有的精度，CMB光学深度的不确定性预计将成为未来宇宙学中微子质量约束的限制因素。在本文中，我们讨论在何种程度上的组合CMB透镜和星系巡天测量在低红移$z\sim 0.5-5$将能够使竞争力的中微子质量测量，而不依赖于任何光学深度的限制。我们发现，LSST星系和CMB-S4透镜的组合应该能够实现限制中微子质量总和为25毫电子伏没有光学深度的信息，一个独立的测量是竞争力或略优于30毫电子伏的约束可能与CMB-S4和当今的光学深度测量。这些限制起源于结构的增长，在很宽的红移范围内，以及最重要的是，在一个大的体积测量的星系功率谱的形状互相关层析探测。我们警告说，可能的并发症，如高阶偏置和系统误差在高红移星系团的分析只是简要讨论，可能是不可忽略的。尽管如此，我们的研究结果表明，在目前的光学深度限制和超越的高精度中微子质量测量的新品种是可能的。
2018-09-06 astro-ph.CO
Precision constraints on radiative neutrino decay with CMB spectral distortion
我们研究了宇宙中微子背景辐射的衰变，以及它对宇宙微波背景（CMB）光谱的影响。通过考虑中微子动量分布的精确形式，我们导出了较重中微子衰变为较轻中微子和光子的精确公式$ν_j \to ν_i + γ$，以及作为其逆的吸收公式$ν_i + γ\to ν_j$。我们的计算表明，如果中微子比$\mathcal O(0.1)$ eV重，精确公式给出的结果相差$\sim$ 50%，与近似的中微子被假定为在休息。我们还发现，由于吸收的光谱失真是更重要的重中微子质量（由$\sim$ 10的一个因素，从0.01 eV到0.1 eV的中微子质量）。通过分析COBE-FIRAS测量的CMB谱数据，得到了$τ_{12} \gtrsim 4 \times 10^{21}$ s（95% C. L.）对于较小的质量分裂和$τ_{13} \sim τ_{23} \gtrsim 10^{19}$ s对于较大的质量分裂。这些都代表了一个数量级的改进，比以前的CMB的限制。随着未来的CMB实验，如PIXIE，这些限制将提高约4个数量级。这转化为$μ_ν< 3 \times 10^{-11}\, μ_B$的中微子磁矩（对于某些中微子质量和衰变模式）的投影上限，其中$μ_B$是玻尔磁子。这样的限制将使未来的精确CMB测量与基于实验室的中微子磁矩限制竞争。
2018-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino lumps and the Cosmic Microwave Background
宇宙子和中微子之间的相互作用可能解决暗能量宇宙学的“为什么是现在”问题。在不断增长的中微子精华中，它导致非线性中微子块的形成。为了检验这种模型的集成的萨克斯-沃尔夫效应的宇宙微波背景（CMB），我们估计的大小和时间演化的引力位引起的这些肿块。一群大小为100 Mpc或更大的肿块可能会对低角动量的CMB各向异性产生可观察到的影响。线性近似被认为是无效的相关长度尺度。定量估计强烈依赖于线性和非线性制度之间的过渡的细节。特别是，重要的反反应效应来自于宇宙子相互作用的非线性。在现阶段，估计的不确定性使得难以约束生长中微子模型的参数空间。我们明确讨论的方案和模型是兼容的CMB的意见。
2010-09-13 astro-ph.CO
Constraints on $N_{\rm{eff}}$ of high energy non-thermal neutrino injections upto $z\sim 10^8$ from CMB spectral distortions and abundance of light elements
高能中微子和反中微子（$\gtrsim$ 100 GeV）可以通过电弱韧致辐射产生的电弱簇射、与背景电子和核子的非弹性散射以及背景中微子和反中微子对产生标准模型粒子，将高能电磁粒子注入到高红移宇宙的重子-光子等离子体中。本文以暗物质衰变为例，研究了高能非热中微子注入的粒子级联，包括这些中微子与背景粒子的碰撞过程，并考虑了宇宙的膨胀.我们研究了这些非热中微子注入对宇宙微波背景辐射谱形和大爆炸核合成中轻元素丰度的影响。我们发现，CMB光谱扭曲和丰富的轻元素可以约束中微子能量密度的重组，参数化的贡献$N_{\rm{eff}}$，从高能量中微子注入。这些约束比CMB各向异性约束强几个数量级。我们还表明，CMB光谱扭曲可以探测中微子注入显着更高的红移（$z>2\times 10^6$）相比，纯电磁能量注入。
2020-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Photon-neutrino scattering and the B-mode spectrum of CMB photons
本文从度规的原始标量微扰下偏振CMB光子的密度矩阵随时间演化的量子Boltzmann方程出发，计算了CMB光子与CNB中微子（宇宙中微子背景）散射产生的偏振CMB光子的B模谱。我们表明，这种贡献的B-模式的频谱是可以忽略不计的小$\ell$，但显着大$50 < \ell< 200$通过绘制我们的结果与BICEP 2数据。我们的研究和结果意味着，为了从理论上更好地理解所观察到的偏振CMB光子的B模谱（$r$ -参数）的起源，应该有必要研究张量和标量微扰中的相关和主导过程。
2014-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Baryonic effects on CMB lensing and neutrino mass constraints
对宇宙微波背景（CMB）引力透镜效应的测量有望在高红移下获得对宇宙学的独特见解。由于与星系形成和演化相关的重子效应，包括气体冷却、恒星形成以及来自活动星系核（AGN）和超新星的反馈，在预测未来CMB巡天的灵敏度时通常被忽略。在本文中，我们确定这些影响使用四套流体动力学模拟，其中包括各种处方重子过程，即OWLS，BAHAMAS，地平线，和IllustrisTNG。我们的分析表明，由于重子效应，在实验可观察到的角尺度下，与仅模拟暗物质相比，CMB透镜的特征功率为百分之几。我们研究了相关的偏见，如即将到来的西蒙斯天文台和CMB-S4的实验推断中微子质量。根据实验精度和模拟中重子反馈的强度，中微子质量和的偏差显示出显著的分散性，范围从非常小到高估1.1 $σ$。我们的结论是重子效应将可能是不可忽略的中微子质量的检测使用CMB透镜。
2020-11-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
DEMNUni: ISW, Rees-Sciama, and weak-lensing in the presence of massive neutrinos
我们提出，在文献中的第一次，一个完整的重建的总（线性和非线性）ISW/里斯-夏马效应的存在下，大量的中微子，连同它的交叉关联与CMB透镜和弱透镜信号。目前的分析利用了通过“暗能量和大质量中微子宇宙”（DEMNUni）项目提供的引力势分布的射线追踪提取的全天图，该项目是一组大体积，高分辨率的宇宙学N体模拟，其中中微子被视为单独的无碰撞粒子。我们正确地恢复，在$1-2\%$精度，从CAMB的线性预测。关于CMB透镜和弱透镜信号，我们也恢复，具有类似的准确性，玻尔兹曼代码预测的信号，一旦非线性中微子的Halofit修正占。有趣的是，在ISW/Rees-Sciama信号及其与透镜效应的互相关性中，我们发现相对于无质量的情况，由于自由流中微子，大约在线性和非线性制度之间的过渡尺度上，功率过剩。对于ISW/Rees-Sciama自功率谱，在$l\sim 100$处的过量是$\sim 5-10\%$，取决于总中微子质量$M_ν$，对于$M_ν=0.3$ eV，在$l\sim 600$处，对于带有CMB透镜的ISW/Rees-Sciama交叉功率，过量成为$\sim 4$的因子。为了正确估计大质量中微子存在下的CMB温度双谱，应该考虑这种效应。
2016-07-02 astro-ph.CO
Non-linear CMB lensing with neutrinos and baryons: FLAMINGO simulations vs. fast approximations
本文提出结合早期非线性微扰理论与晚期仿真器的非线性 CMB 透镜功率谱快速计算，并用 FLAMINGO 模拟验证其精度及 SP(k) 重子抑制模型。
2023-08-18 astro-ph.CO
Joint 21-cm and CMB Forecasts for Constraining Self-Interacting Massive Neutrinos
该研究首次利用宇宙黎明与黑暗时代的21厘米信号约束自相互作用大质量中微子，发现HERA可改进耦合强度约束，联合CMB-S4可打破参数简并，未来月球干涉仪有望实现百分比量级的耦合精度测量。
2025-09-02 astro-ph.CO
Constraints on the neutrino parameters by future cosmological 21cm line and precise CMB polarization observations
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。在本文中，我们研究了它们对中微子性质的影响的灵敏度的密度涨落的增长，如中微子总质量，中微子物种的有效数量（额外辐射），和中微子质量等级。我们将证明，通过结合一个精确的CMB偏振观测，如西蒙斯阵列与21厘米线观测，如平方公里阵列（SKA）阶段1和重子声学振荡观测（暗能量光谱仪器：DESI），我们可以测量的非零中微子质量的影响，密度涨落的增长，如果总中微子质量大于0.1 eV。此外，在95%C. L.时，这些组合可以大大改善中微子有效粒子数σ（N_nu）~ 0.06-0.09的界的误差.最后，通过使用SKA第二阶段，我们可以确定95% C. L.的中微子质量等级。如果中微子的总质量接近或小于0.1 eV。
2016-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Galaxy clustering, CMB and supernova data constraints on $ϕ$CDM model with massive neutrinos
我们研究了标量场暗能量模型（即，$ϕ$ CDM模型），其中标量场具有逆幂律势，即，$V(ϕ)\propto ϕ^{-α}$（$α>0$）。我们发现中微子质量之和$Σm_ν$对CMB温度功率谱和物质功率谱有显著的影响。此外，参数$α$对光谱也有轻微的影响。采用Planck 2013和WMAP 9的CMB数据、WiggleZ和BOSS DR 11的星系团数据以及JLA汇编的Ia型超新星观测数据等联合样本来限制参数。在考虑中的$ϕ$ CDM模型的背景下，联合样本确定宇宙学参数的高精度。结果表明，$ϕ$ CDM模型的$α<4.995$为95% CL。然而，在95% CL下，不排除与$α= 0$对应的$Λ$ CDM情况。此外，我们得到$ϕ$ CDM模型在95%CL下的$Σm_ν< 0.262$ eV，而$Λ$ CDM模型的相应的一个是$Σm_ν < 0.293$ eV。$ϕ$ CDM模型中的$Σm_ν$的允许规模比$Λ$ CDM模型中的小一些。这与定性分析结果一致，即$α$和$Σm_ν$的增加都会导致物质功率谱的抑制。因此，当$α$较大时，为了避免过多地抑制物质功率谱，$Σm_ν$的值应该较小。
2015-12-11 astro-ph.CO
A short blanket for cosmology: the CMB lensing anomaly behind the preference for a negative neutrino mass
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）
本文引入允许取负值的有效中微子质量参数，结合CMB和BAO数据研究透镜异常，发现负质量偏好源于晚期探针探测到的引力透镜过剩。
2025-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Determination of neutrino masses from future observations of CMB B-mode polarization and the growth of structure
基于未来对宇宙微波背景辐射（CMB）的观测，包括利用普朗克卫星的CMB透镜效应产生的B模偏振，以及BigBOSS实验的全天星系红移巡天中的重子声学振荡距离尺度和星系功率谱，估算了中微子质量的约束条件.我们估计的误差在总中微子质量的约束为$Δ\sum m_ν = 0.012$电子伏特与68%的置信水平。如果中微子总质量的基准值是$\sum m_ν= 0.06$ eV，这个结果意味着中微子质量等级必须是正常的。
2013-09-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic Neutrino Degeneracies and Their Impact on Cosmological Parameters
在标准的$Λ$ CDM模型中，中微子被视为辐射，其质量和可能的简并被忽略。本文计算了有限残余中微子简并度$ξ$对宇宙微波背景角功率谱的影响，并利用现有的宇宙学数据得到了对$ξ$的约束.我们发现仍然允许使用$ξ\approx O(1)$。我们还研究了$ξ$，哈勃参数$H_0$和光谱指数$n_s$之间的相关性。由于这些相关性，当$ξ$与其他宇宙学参数一起拟合时，膨胀模型的CMB约束被放松，使得一些被标准拟合排除在95%置信水平下而没有$ξ$的模型可以复活。此外，CMB和$H_0$的局部测量中的张力略微减轻。我们的结果表明，$ξ$是一个不可忽略的物理参数的宇宙学分析。
2021-04-09 astro-ph.CO
Weighing Neutrinos in $f(R)$ gravity
利用宇宙微波背景辐射（CMB）和重子声振荡（BAO）的最新观测结果，对$f(R)$引力中的中微子性质进行了约束。我们首先分别约束中微子的总质量$\sum m_ν$和有效中微子种类数$N_{\rm eff}$。然后我们同时约束$N_{\rm eff}$和$\sum m_ν$。我们发现$\sum m_ν<0.462 {\rm eV}$在$95\%$置信水平的组合普朗克CMB数据，WMAP CMB偏振数据，BAO数据和高$l$数据从阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜。我们还发现$N_{\rm eff}=3.32^{+0.54}_{-0.51}$在$95\%$置信水平相同的数据集。当同时约束$N_{\rm eff}$和$\sum m_ν$时，我们分别在$95\%$置信水平下找到$N_{\rm eff}=3.58^{+0.72}_{-0.69}$和$\sum m_ν<0.860{\rm eV}$。
2014-02-24 astro-ph.CO
Detecting the neutrino mass via the cross-correlation between matter tracers and the ISWRS effect?
Università degli Studi di Roma Tor Vergata（罗马第二大学）；INFN, Sezione di Roma 2（意大利国家核物理研究所罗马第二分部）；Astronomical Observatory of the Autonomous Region of the Aosta Valley (OAVdA)（瓦莱达奥斯塔大区天文台）；INAF – Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica di Milano (IASF-MI)（意大利国家天体物理研究所米兰空间天体物理与宇宙物理研究所）
通过交叉相关分析CMB实验与大尺度结构调查，研究ISWRS效应的检测潜力及中微子质量约束
2026-10-08 astro-ph.CO
External priors for the next generation of CMB experiments
计划中的宇宙微波背景（CMB）实验可以极大地改善我们对中微子物理学，膨胀和暗能量的了解。低水平的噪声，以及改善的角分辨率，将增加的信号的CMB偏振信号的噪声，以及重建的高红移大尺度结构的透镜势。对宇宙学参数的投影约束是非常严格的，但这些可以通过外部实验的信息进一步改进。在这里，我们定量研究外部先验可以导致改善的程度从CMB阶段IV（S4）中微子和暗能量属性的实验预测的约束。我们发现，CMB S4对中微子质量的约束可以通过对冷暗物质密度$Ω_{c}h^{2}$和哈勃常数$H_{0}$的外部约束来强烈增强。如果不测量最大尺度（$\ell<50$）上的偏振，则原始振幅$A_{s}$或光学深度$τ$上的外部先验也将是重要的。CMB对相对论自由度$N_{\rm eff}$的限制将受益于谱指数$n_{s}$和重子能量密度$Ω_{b}h^{2}$的外部先验。最后，$H_{0}$的外部先验将有助于约束暗能量状态方程（$w$）。
2016-03-29 astro-ph.CO
Unveiling Neutrino Halos with CMB Lensing
该研究探讨在可预见的未来通过宇宙微波背景弱引力透镜探测暗物质晕周围的中微子晕的可能性，有望提供首个超越线性理论的宇宙中微子观测特征。
2024-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Evidence for cosmic neutrino background form CMB circular polarization
宇宙微波背景的原始各向异性通过康普顿散射被线性极化。另一方面，观测上并不排除宇宙微波背景的原始圆偏振度。在这项工作中，我们讨论的产生的圆偏振的CMB通过它们的散射宇宙中微子背景下，自时代的重组。结果表明，光子-中微子相互作用可以通过$γ+ν\rightarrowγ+ν$过程将平面极化转变为圆极化，CMB的Stokes-V参数与波长呈线性关系，与宇宙中微子背景的平均压强和剪应力扰动呈平方关系，并估计了$C^V$的最大值在几个纳开尔文平方范围内.
2014-08-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological constraints on the neutrino mass including systematic uncertainties
当结合宇宙学和振荡的结果来约束中微子扇区时，经常会提出系统不确定性传播的问题。我们解决这个问题的上下文中的中微子质量（$Σm_ν$）与最近的宇宙学数据的总和上界的推导。这项工作是在${\mathrm{Λ{CDM}}}$模型扩展到$Σm_ν$，我们主张使用三个质量简并中微子。我们专注于与CMB数据分析中的前景建模相关的系统不确定性的研究，以及再电离光学深度的现有知识的影响。这是通过使用从普朗克数据构建的不同可能性来完成的。对$Σm_ν$的限制是由各种数据组合得出的，包括最新的重子声学振荡（BAO）和Ia型超新星（SN）的结果。我们还讨论了当前CMB数据的引力透镜扭曲幅度高于预期的${\mathrm{Λ{CDM}}}$模型中的偏好的影响，并添加普朗克CMB透镜。然后，我们推导出一个强大的上限：$Σm_ν< 0.17\hbox{ eV at }95\% \hbox{CL}$，包括0.01 eV的前景系统。我们还讨论了中微子的质量再分配，并表明，今天的数据不允许一个解开正常从倒置的层次。对其他宇宙学参数的影响也报道，中微子质量再分配的不同假设，和不同的高，低多极CMB的可能性。
2017-08-11 astro-ph.CO
A Combined View of Sterile-Neutrino Constraints from CMB and Neutrino Oscillation Measurements
我们进行了比较分析，从普朗克实验和当前和未来的中微子振荡实验（MINOS，冰立方，SBN）的约束条件的不育中微子。首次在振荡实验所用的参数空间中，用质量平方差和混合角表示了来自宇宙微波背景的$N_{\rm eff}$和$m_{\rm eff}^{\rm sterile}$的普朗克约束.在一个单一的不育中微子物种的模型，并使用标准的假设，我们发现，普朗克数据和振荡实验测量μ子中微子消失有类似的灵敏度。
2016-11-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmological constraints on sterile neutrino Dark Matter production mechanisms
假设无菌中微子是冷暗物质总能量密度的一部分，我们对无菌中微子共振产生（RP）和标量衰变产生（SDP）机制进行了限制.对于宇宙学分析，我们补充CMB各向异性测量与CMB透镜引力势测量，这是敏感的DM分布到高红移和宇宙剪切数据，约束引力势在较低的红移比CMB。我们表明，我们的数据集有足够的灵敏度，以约束不育中微子的质量和质量分数内的共同移动的自由流动的地平线在RP和SDP的情况。对于RP情况，我们发现对于3.5keV X射线线的无菌中微子DM衰变解释，无菌中微子质量和混合角的最佳拟合值在参数空间中，DM质量分数f_S=0.28 \pm 0.3（在68% CL），排除了无菌中微子是所有DM的假设。对于SDP情况，我们发现f_S=0.86 \pm 0.07（在68% CL），与X射线未检测和Ly-alpha森林测量的f_S上限约束一致。RP和SDP模型预测的无菌中微子质量在0.3 σ以内是一致的。
2019-10-20 astro-ph.CO
The impact of theoretical assumptions in the determination of the neutrino effective number from future CMB measurements
未来宇宙微波背景测量的主要目标之一是精确测定中微子的有效数$N_{\rm eff}$。达到$ΔN_{\rm eff} = 0.013$的实验灵敏度确实可以证明在$95 \%$ c.l.存在任何非标准相对论粒子。在本文中，我们测试如何影响这一未来的约束，可以通过删除两个常见的假设：一个可以忽略不计的运行的暴胀光谱指数$n_{\rm run}$和中子寿命$τ_n$的精确测定。我们首先表明，$N_{\rm eff}$上的约束可能会显着偏置的频谱指数的运行的不明存在。考虑到第四阶段实验，${\rm d}n/{\rm d}\ln k= - 0.002$的阴性运行可以模拟$ΔN_{\rm eff} = 0.03$的阳性变化。此外，鉴于目前的实验测量的中子寿命$τ_n$之间的差异，我们表明，假设的保守误差的$Δτ_n \sim 10$ s可能会带来一个系统误差的$ΔN_{\rm eff} = 0.02$。因此，需要对谱指数的运行和中子寿命差异的解决方案进行补充宇宙学约束，以便在百分比水平上准确可靠地确定$N_{\rm eff}$的未来CMB界限。
2017-12-19 astro-ph.CO
Future prospects on constraining neutrino cosmology with the Ali CMB Polarization Telescope
利用阿里宇宙微波背景偏振望远镜（AliCPT）的宇宙微波背景（CMB）温度、E模偏振和透镜谱的结构，预测了中微子物理参数的约束。为了实现预报计算，我们进行了数值模拟，结果表明，AliCPT将产生的结果$σ(N_{\mathrm{eff}})=0.42$和$σ(M_ν)=0.18$的第一年的观测。此外，我们调查的仪器参数，如噪声水平，半峰全宽（FWHM），天空覆盖范围可以影响这两个参数的约束。我们的预测结果发现，一个大口径望远镜与一个大的天空调查策略将显着改善目前的限制。
2021-12-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Measuring neutrino mass and asymmetry through galaxy pairwise peculiar velocity
Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, Sorbonne Université（巴黎天体物理研究所）；Department of Physics, the Chinese University of Hong Kong（香港中文大学物理系）；Key Laboratory for Computational Astrophysics, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台计算天体物理重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
本文利用星系成对异常速度在准线性和非线性范围内的数据，首次约束了中微子总质量M_ν和中微子不对称参数η²，通过两种独立的宇宙学框架得出一致结果，展示了星系成对速度对中微子性质的敏感探测能力。
2026-04-21 astro-ph.CO
Neutrino masses and beyond-$Λ$CDM cosmology with LSST and future CMB experiments
未来十年的宇宙学测量将使我们能够揭示宇宙的内容和演化。宇宙微波背景（CMB）和重子声学振荡的补充测量，预计将允许在平坦的$Λ$ CDM模型的框架内间接确定中微子质量的总和。然而，与$Λ$ CDM的可能偏差，例如非零的宇宙学曲率或具有$w\neq -1$的暗能量状态方程，将在宇宙的膨胀率和物质的聚集上留下类似的印记。我们展示了未来的CMB测量如何与大型综合巡天望远镜的星系团和宇宙切变的后期测量相结合，以减轻这种简并性。在这个更一般的宇宙学模型中，它们预计将把中微子质量总和的不确定性降低到30 meV。要实现最小60 meV质量的3 $σ$测量（或假设$w=-1$为4 $σ$），需要对再电离的光学深度进行五倍改进的测量，这可以通过大规模CMB偏振测量获得。
2018-07-07 astro-ph.CO hep-ph
CMB distance priors revisited: effects of dark energy dynamics, spatial curvature, primordial power spectrum, and neutrino parameters
作为对宇宙微波背景辐射数据的一种物理压缩，空间微波背景辐射距离先验或位移参数已被广泛应用，并为在宇宙学约束条件的获取中引入宇宙微波背景辐射数据提供了一种方便的途径。在本文中，我们重新审视这个数据向量，并研究其在不同的宇宙学模型下的稳定性。我们发现，在探测暗能量动力学时，CMB距离先验是完整CMB数据的准确替代品。当原始功率谱模型直接从用于从CMB数据导出距离先验的模型的功率谱中概括时，这是真实的。我们发现了一个差异时，一个非平坦的模型与非倾斜的原始暴胀功率谱被用来衡量的距离先验。这个功率谱是一个根本的变化，从更传统的倾斜原始功率谱，并违反了基本假设的CMB移位参数的可靠性。我们还研究了当中微子质量$\sum m_ν$和相对论性粒子有效数$N_{\text{eff}}$允许变化时CMB距离先验的性能。我们的研究结果与早期的结果是一致的：中微子参数可以改变从CMB数据的声音视界的测量，从而CMB距离先验。我们发现，当中微子模型是允许变化的，冷暗物质密度$ω_{c}$和$N_{\text{eff}}$需要包括在一组参数，总结CMB数据，以再现从完整的CMB数据的约束。我们提出了一个更新和扩展的CMB距离先验集，它可以再现$1σ$内的完整CMB数据的约束，并适用于大质量中微子模型，以及非标准宇宙学。
2020-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Dark Energy with Neutrino Number
通过对宇宙微波背景辐射（CMB）的测量，发现中微子的有效数接近于\LambdaCDM宇宙学的标准模型值Neff = 3.046。通过使用不同的暗能量模型（即，对于不同的w值），可以获得与\LambdaCDM相同的CMB角功率谱。在未来的星系巡天中，可以利用物质功率谱来打破宇宙微波背景辐射中Neff和w之间的简并性。
2014-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Sound-Horizon-Agnostic Inference of the Hubble Constant and Neutrino Mass from BAO, CMB Lensing, and Galaxy Weak Lensing and Clustering
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
该研究通过结合多种天文观测数据，不依赖声学半径推断哈勃常数和中微子质量，发现H₀值对中微子质量先验敏感，且不同先验影响结果显著。
2026-02-18 astro-ph.CO
Effects of neutrino mass and asymmetry on cosmological structure formation
轻但质量大的宇宙学中微子在小尺度上不会聚集，因为它们的热速度很高。由于质量有限，宇宙学中微子成为总物质场的一部分，并有助于其平滑。因此，与标准$Λ$ CDM宇宙学中的无质量中微子相比，在有质量中微子存在下的结构形成受到阻碍。中微子的质量也扭曲了宇宙微波背景（CMB）的各向异性功率谱。此外，宇宙学中微子的有限化学势$μ$（目前的数据仍然允许）将对CMB和结构形成产生不可忽略的影响。我们一贯的中微子质量和化学势的影响，通过使用中微子参与的N体模拟的物质功率谱，宇宙学参数从马尔可夫-钱的Moonte-Carlo（MCMC）改装CMB数据。我们的研究结果表明，虽然有限的平均中微子质量$m_ν$倾向于抑制在波数范围内的物质功率谱，中微子简并参数${ξ_i \equiv μ_i /T}$（$i=$ 1，2，3）增强后者，导致一个大的参数简并之间的$m_ν$和$ξ_i$。我们提供了一个经验公式的影响，在选定的范围内的$m_ν$和$η\equiv \sqrt{\sum_i ξ^2_i}$引起的波数的物质功率谱。观察到$m_ν$和$η$之间的强相关性，我们提出了一个与红移无关的参数$m_ν- \frac{4}{3}η^2$来表征中微子对物质功率谱的影响。
2019-03-07 astro-ph.CO
