Photon-photon interactions can be a source of CMB circular polarization
光子-光子相互作用，如标准海森堡-欧拉相互作用所描述的，可以在最后一次散射之后的时间段内将CMB的平面偏振转换为圆偏振。我们估计所得到的圆偏振参数的标准偏差，作为约束的限制观察大平面偏振的角度区域，并找到结果的顺序为$10^{-9}$的斯托克斯参数$V$。
2014-12-08 astro-ph.CO
Milli-charged fermion vacuum polarization in cosmic magnetic fields and generation of CMB elliptic polarization
考虑了宇宙磁场中单圈毫荷费米子真空极化对宇宙微波背景（CMB）极化的贡献。给出了由Stokes参数表示的密度矩阵运动方程的精确摄动解。对于线极化的宇宙微波背景辐射，由于毫荷电费米子真空极化，宇宙微波背景辐射光子在宇宙磁场中的传播将产生椭圆极化（圆极化和线极化）.给出了CMB的圆偏振度和偏振面旋转角的解析表达式。根据毫荷费米子的相对电荷质量，$ε/m_ε$，和CMB观测频率的比率，它表明，收购CMB圆偏振度的数量级$P_C(T_0)\sim 10^{-10}- 10^{-6}$在最好的情况下。所研究的效应产生CMB极化，即使在CMB最初处于热平衡的情况下。由于事先去耦CMB极化的磁场振幅的限制。
2017-07-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Physics Beyond The Standard Model with Circular Polarization in the CMB and CMB-21cm Cross-Correlation
圆偏振是CMB物理学中一个相对未被探索的领域。鉴于社区为建立下一代CMB偏振实验所做的大量努力，包括那些对圆偏振敏感的实验，理论家有必要了解圆偏振的可能来源和相关物理学，如斯托克斯V参数所编码的那样。在这项工作中，我们开发和推导出必要的形式主义，即玻尔兹曼层次的V型标量，矢量和张量，各向异性。我们推导出的V-模式各向异性引起的一般源项，并演示了如何现有的建议，生成V可以被纳入作为源项在玻尔兹曼层次。这些影响的一个子集可能与21厘米的强度，我们提供了一个工作的例子，并推导出一个估计从观测中提取此信息。通过计算轴子产生的CMB TV互相关，我们得出结论，并找到了轴子模型中TV谱和VV谱之间的关系。
2020-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion Dark Matter Detection with CMB Polarization
指出了利用宇宙微波背景（CMB）极化测量寻找低质量轴子暗物质的两种方法。特别是，这些似乎是直接探测模糊暗物质的最有希望的方法。轴子暗物质使穿过它的光的偏振方向发生旋转，这在宇宙微波背景中产生了两种新的现象。首先，轴子场的后期振荡导致CMB偏振在整个天空中同相振荡。第二，轴子场的早期振荡洗掉了在最后散射时产生的极化，与标准预测相比，降低了极化分数（TE和EE功率谱）。由于轴子场是振荡的，普通的（静态的）“宇宙双折射”搜索不适合轴子暗物质。这两种现象可以用来寻找质量范围较轻一端的轴子暗物质，其范围超过当前限制的几个数量级。我们设置了一个限制，从冲洗效果使用现有的普朗克结果，并发现显着的未来发现的潜力，特别是CMB探测器搜索的振荡效应。
2019-07-30 astro-ph.CO hep-ph
Last scattering, relic gravitons and the circular polarization of the CMB
磁化等离子体在散射时对$V$模极化的张量贡献最终完全消失。相反，残余引力子的偏振背景不能产生$V$模式偏振。报道的结果表明，在磁化的$Λ$ CDM范例，圆二色性的主要来源源于大规模的波动的空间曲率。
2010-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reconstructing CMB fluctuations and the mean reionization optical depth
再电离产生的汤姆逊光学深度是测量原始涨落振幅的一个限制因素，因此也是测量影响低红移振幅的物理学的一个限制因素，例如中微子质量。由于前景和系统效应，目前基于直接测量大尺度宇宙微波背景（CMB）偏振的光学深度限制具有挑战性。在这里，我们考虑一个间接测量的大尺度极化，使用观察到的小尺度极化的地图与地图的领域扭曲的CMB，如CMB透镜和补丁再电离。我们发现，非常未来的CMB调查将能够重建大规模的偏振，从而平均光学深度，只使用小尺度上的测量。
2017-01-24 astro-ph.CO hep-ph
Reconstruction of CMB Temperature Anisotropies with Primordial CMB Induced Polarization in Galaxy Clusters
宇宙微波背景辐射在星系团中的散射会产生偏振信号，偏振信号由星系团位置光子分布的四极各向异性决定。这种由星系团的激发极化测量得到的“远距四极”为重建局部CMB温度各向异性提供了机会。在这封{ \em Letter}中，我们通过估计潜在的原始引力势来开发重建的算法，原始引力势是星系团中CMB温度和偏振涨落以及CMB诱导偏振的起源。我们发现一个很好的重建四极和八极分量的CMB温度各向异性的援助下的CMB诱导极化信号。重建结果对解决CMB异常问题，特别是WMAP和Planck数据中的低四极和邪恶轴问题，具有重要的一致性检验意义。
2016-03-20 astro-ph.CO
Exploring circular polarization in the CMB due to conventional sources of cosmic birefringence
宇宙微波背景（CMB）的圆偏振通常被认为是零，因为它不是由汤姆逊散射产生的。在这里，我们探讨的实际水平的圆偏振在CMB产生的传统宇宙学源的双折射。我们考虑两类双折射机制。一种是物质的排列产生各向异性的磁化率张量：氢自旋可以通过密度扰动或CMB自身的各向异性来排列。另一个是辐射场的各向异性，耦合到介质对电磁场的非线性响应：这可以通过光子-光子散射（真空的非线性响应）、原子超极化率（中性原子的非线性响应）或等离子体延迟（自由电子的非线性响应）发生。最强的效应来自于在$\sim 10^{-14}$ K能级上复合产生的光子-光子散射。我们的研究结果是一致的，可以忽略不计的圆极化的CMB相比，线极化或电流和近期实验的灵敏度。
2018-08-21 astro-ph.CO
Constraining circular polarization of high-frequency gravitational waves with CMB
提出利用CMB V模偏振测量约束GHz频段高频引力波圆极化的新方法，基于CLASS、MIPOL和SPIDER实验数据获得最严格约束。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Joint constraint on primordial gravitational waves and polarization rotation angle with current CMB polarization data
宇宙CPT破坏将使CMB光子的偏振方向发生旋转，部分CMB E模转换为B模，反之亦然。它将产生非零的EB、TB光谱，并改变EE、BB、TE光谱。这一现象为我们从CMB观测中检测CPT破坏特征提供了一种方法，也为产生B模偏振提供了一种新的机制。在本文中，我们执行一个全球性的分析张量标量比$r$和偏振旋转角度的基础上，目前的CMB数据集与低$\ell$（普朗克，BICEP 2/Keck阵列）和高$\ell$（POLARBEAR，SPTpol，ACTPol）。得益于CMB数据的高精度，我们获得了68% C. L.处的各向同性旋转角$\barα = -0.01^\circ \pm 0.37^\circ $，各向异性旋转角$C^α(0)<0.0032\,\mathrm{rad}^2$的方差、95%C. L.处的尺度不变功率谱$D^{αα}_{\ell \in [2, 350]}<4.71\times 10^{-5} \,\mathrm{rad}^2$和$r<0.057$。结果表明，考虑偏振旋转效应后，$r$的95%上限收紧了17%。
2019-10-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Gauss-Legendre Sky Pixelization for the CMB polarization (GLESP-pol). Errors due to pixelization of the CMB sky
介绍了高斯-勒让德天空像素化（GLESP）方案中CMB图偏振数值分析方法的发展。在像素化方案GLESP中结合偏振变换完成了我们用于CMB图数值分析的新方法的创建。GLESP和HEALPix计算的比较完成。
2009-04-16 astro-ph.CO
Real space CMB temperature and polarization formulas
通过求解斯托克斯参量I、Q和U的一阶玻尔兹曼方程，导出了实空间CMB温度和偏振的计算公式。
2016-08-05 astro-ph.CO
An improved upper limit to the CMB circular polarization at large angular scales
圆偏振的宇宙微波背景（CMB）提供了探测宇宙旋转和原始宇宙或遥远星系团中磁场的可能性。我们使用的米兰偏振计（MIPOL）安装在Testa Grigia天文台，在意大利阿尔卑斯山，以提高现有的上限CMB圆偏振在大角度尺度。我们获得了95%的置信度上限的CMB圆偏振度范围在5.0 × 10 ^{-4}和0.7 × 10 ^{-4}之间的角度尺度在8度和24度之间，提高了一个数量级预先存在的上限在大角度尺度。我们的研究结果仍然远离nK区域，今天的期望放置的振幅的V斯托克斯参数用于表征圆偏振的CMB，但提高了预先存在的限制在类似的角度尺度。我们的观测也提供了在Testa Grigia天文台表征33 GHz大气发射的机会。
2013-09-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Generation of circular polarization in CMB radiation via nonlinear photon-photon interaction
标准的宇宙学模型确实预测了通过汤姆逊散射的宇宙微波背景辐射（CMB）的强度和线性偏振的可测量的各向异性量，即使这些理论模型没有预测CMB辐射的圆偏振。另一方面，在观测证据中并未排除CMB的圆偏振。在这里，我们估计圆偏振功率谱$C_{l}^{V(S)}$的CMB辐射由于康普顿散射和非线性光子-光子前向散射通过Euler-Heisenberg有效拉格朗日。我们估计了目前$l\sim300$的圆功率谱的平均值为$1(l+1)\,C_{l}^{V(S)}/(2π)\sim 10^{-4}μ\,K^2$，它比最近报道的数据（SPIDER合作）要小，但在未来可实现的实验数据范围内。我们还证明了在原始标量微扰存在下，通过Euler-Heisenberg相互作用可以产生CMB光子的B模偏振，但这种贡献并不显著。
2017-11-19 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Lensing Simulation and Power Spectrum Estimation for High Resolution CMB Polarization Maps
我们提出了有效的算法，CMB透镜模拟和功率谱估计的平坦天空CMB偏振图。我们建立了一个纯B模式估计，以弥补由于部分天空覆盖E到B泄漏。我们证明了我们的估计是无偏的，并且与预测误差一致。我们证明了我们的算法，使用模拟观测的小天空补丁与现实的噪声和权重即将到来的CMB偏振实验。
2013-06-28 astro-ph.CO
New Constraints on Anisotropic Rotation of CMB Polarization
标量场与电磁场通过Chern-Simons项的耦合将使宇宙微波背景辐射的偏振方向发生旋转。旋转角度依赖于CMB天空上的标量场的分布，是方向相关的。这种各向异性将引起新的扭曲的功率谱的CMB偏振和它可以用来探测详细的物理的标量场。在本文中，我们使用更新的观测数据来约束各向异性的旋转角在一个模型无关的方式。我们发现，各向异性旋转对CMB的主导作用来自于它的方差，它受到当前数据的严格约束。
2013-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB lensing forecasts for constraining the primordial perturbations: adding to the CMB temperature and polarization information
我们预测如何当前（{ \planck }）和未来（{ \prism }）宇宙微波背景（CMB）实验约束绝热模式及其混合物与原始等曲率模式，使用测量的重构CMB透镜势和透镜诱导CMB B模式偏振各向异性结合CMB温度和E模式偏振各向异性。我们首先研究了绝热模和等曲率模的CMB温度谱、偏振谱和透镜谱的特性。然后，我们考虑如何透镜诱导的B-模式偏振和透镜潜在的信息可以改善约束的混合物的绝热和三个相关的等曲率模式。我们发现，CMB透镜谱提高了等曲率模式的约束最多10%的{ \planck }和{ \prism }实验，有限的改善结果的低幅度的等曲率透镜谱和这些谱之间的抵消，使它们只能轻微检测。如通过{ \prism }测量的，使用透镜诱导的CMB B模式偏振光谱有更大的增益，其中相对于CMB温度和E模式偏振约束，对等曲率模式振幅的约束提高多达40%。透镜化和透镜化诱导的B模式偏振信息两者的添加将等曲率模式振幅约束在百分之几水平或更好，在绝热模式与一个或两个相关等曲率模式的混合物的情况下，具有百分之一水平约束或更好的可能。我们调查的依赖，我们的结果在我们的分析中的各种假设，如列入暗能量参数，CMB温度透镜相关性，和存在的原始张量模式，并发现这些假设并没有显着改变我们的主要结果。
2014-11-28 astro-ph.CO
CMB polarization analysis on circular scans
大多数宇宙微波背景实验都是在天球上沿圆形或近圆形扫描观测天空。对于这样的实验，我们表明，简单的线性系统连接的傅立叶光谱的温度和偏振时间顺序的数据的谐波谱的T，E和B的球。我们展示了如何可以用来估计这些光谱直接从数据流。此外，将傅立叶谱与角功率谱连接起来的线性系统的反演提供了一种自然的方法，可以降低那些受低频噪声、地面拾取或大角度尺度上大气发射波动污染最严重的观测模式的权重。这可能有助于分析未来的商业气象局数据集，作为涉及制图作为第一个分析步骤的其他方法的替代或补充。
2021-02-28 astro-ph.CO
Delensing CMB Polarization with External Datasets
当前和未来CMB偏振实验的主要科学目标之一是寻找早期宇宙中重力波的随机背景。随着仪器灵敏度的提高，限制因素最终将是由引力透镜产生的B模式功率，这可以通过使用所谓的去透镜算法来消除。我们预测的前景，使用外部获得的CMB偏振的透镜映射：无论是从大尺度结构的观测，或从高分辨率的CMB温度的地图。我们的结论是，在任何一种情况下的预测是不令人鼓舞的，并显着去透镜大规模CMB偏振需要高分辨率的偏振图，具有足够的灵敏度来测量透镜B模式。我们还提出了一个简单的形式主义，包括在CMB的预测，这是计算速度快，同意与Monte Carlos脱透镜。
2010-10-05 astro-ph.CO
On the Large Scale CMB Polarization
本文讨论了由宇宙空间几何的各向异性引起的宇宙微波背景的大尺度极化。假设在退耦的偏心率约为$0.64 10^{-2}$，我们发现一个平均的大尺度极化$ΔT_{pol}/ T_0 = (0.5 - 1.0) 10^{-6}$。我们认为，即将到来的极化数据在大尺度上从普朗克将能够区分我们的建议和普遍接受的再电离方案。
2010-03-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB Mode Coupling with Isotropic Polarization Rotation
本文提出通过CMB模耦合测量各向同性偏振旋转的新方法，推导了由宇称破坏引起的模耦合新贡献，并证明其在未来实验中的约束力与EB交叉功率谱相当，可用于交叉检验。
2021-05-07 astro-ph.CO
B-mode in CMB polarization. What's that and why it is interesting
结合BICEP 2测量结果讨论了遗迹引力波背景对CMB偏振B模的产生。描述的偏振映射的偏振矩阵的特征向量。
2014-10-23 astro-ph.CO
Dipolar dark matter and CMB B-mode polarization
我们将暗物质看作是携带磁偶极矩的单重态费米子粒子，探讨了暗物质对宇宙微波背景（CMB）光子极化的贡献。我们发现狄拉克费米子暗物质对CMB极化没有贡献。然而，在马约拉纳暗物质的情况下，这种类型的相互作用导致的原始标量扰动的存在下，这是在与标准的情况下的CMB偏振的B模式偏振。我们数值计算的B模式功率谱和绘图$C_l^{BB}$为不同的暗物质质量和$r$参数。结果表明，质量小于100 MeV的暗物质对$C_l^{BB}$有重要贡献.同时，质量为$m_d\leq50MeV$ for $r=0.07$（$m_d\leq80MeV$ for $r=0.09$）的暗物质可以通过实验排除。此外，我们的结果提出了一个关于$M\leq 10^{-16} e\,\,cm$的磁偶极矩的限制与其他报道的限制。
2018-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Power Spectra of CMB Polarization by Scattering in Clusters
宇宙微波背景辐射的偏振测绘是当前宇宙学研究的一个重要组成部分。特别具有挑战性的是测量极弱的B模式偏振，这可能会对暴胀产生独特的见解。实现这一目标需要非常精确的测量二次偏振分量的大小角度尺度。星系团中CMB的散射引起了几种偏振效应，它们的测量可以探测星系团的性质。也许更重要的是来自集群群体的统计极化信号的水平。计算了其中五个偏振分量的功率谱，并与主偏振谱进行了比较。这些光谱在多极$\ell \geq 3000$处达到峰值，并且达到不太可能明显污染原始极化信号的水平。
2009-02-13 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves and the local B-mode polarization of the CMB
在宇宙微波背景的偏振和/或激光干涉仪中，可以很快检测到原始引力波的随机背景。至少有三种GWB来自于暴胀：在暴胀期间产生并与时空模的拉伸相关的GWB;在暴胀后预热的剧烈阶段产生的GWB;以及如果暴胀通过全局对称性破缺场景结束，则与Goldstone模的自排序相关的GWB，如混合暴胀。每个GW背景具有其自身的具有特定特征的特征光谱。我们讨论了检测每个GWB和区分它们之间的一个非常敏感的探头，本地B模式的CMB偏振的前景。
2010-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistics of CMB polarization angles
我们研究了CMB偏振角$ψ$的分布函数，重点是普朗克2018 CMB图。我们扩展了高斯相关$Q$和$U$ Stokes参数的Preece & Battye（2014）模型，以允许非零均值。当$Q$和$U$的方差相等并且它们的协方差和均值为零时，偏振角均匀分布。否则，均匀分布将被具有$2ψ$和$4ψ$相位的谐波调制。这些调制在普朗克2018 CMB地图中可见。此外，与功率谱相比，$U$的平均值是特殊的。
2020-01-06 astro-ph.CO
A numerical study of observational systematic errors in lensing analysis of CMB polarization
通过数值模拟研究了观测系统误差对宇宙微波背景（CMB）极化透镜分析的影响。我们对CMB偏振观测中的增益、角度和指向误差进行了建模，并模拟了由这些误差调制的偏振场。我们讨论了系统引起的$B$模式的振幅和空间尺度的施加误差的响应，并表明，透镜重建和脱透镜分析的结果表现根据它。据观察，在不久的将来预期的误差水平导致脱透镜效率没有显着下降。
2021-06-09 astro-ph.CO
Polarizations of CMB and the Hubble tension
未来对CMB偏振的精确测量可以为所谓的哈勃张力问题提供新的线索。哈勃张力来自于由两个不同距离阶梯确定的哈勃参数演变的差异。标准距离阶梯与造父变星和Ia型超新星的观测给出了较大的哈勃常数值，而反距离阶梯与宇宙微波背景和星系团中的重子声学振荡的观测给出了较小的哈勃常数值。哈勃参数的不同演化表明了宇宙再电离过程中自由电子密度的不同演化以及宇宙微波背景辐射的低-l偏振的不同大小，因为这些偏振主要是通过宇宙微波背景辐射光子与这些自由电子的汤姆逊散射产生的。在非平凡的含时暗能量状态方程下，研究了l < 12对CMB E模和B模偏振的影响.我们发现，标准距离阶梯的情况下，给出了更高的偏振功率比在LambdaCDM模型的预测。
2021-01-14 astro-ph.CO
Galactic foregrounds and CMB polarization
CMB偏振有望揭开测量暴胀发出的引力波背景的曙光。然而，CMB信号很微弱，很容易被银河系的前景辐射污染，因此准确测量CMB是成功观测的关键。我们回顾了宇宙微波背景辐射的偏振特性和银河系同步辐射的现有知识。然后，我们专注于S波段偏振全天巡天（S-PASS），这是最近完成的一项对整个南部天空的巡天，旨在调查银河系CMB前景。
2010-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Lorentz-violating electrodynamics with CMB polarization
本文对宇宙微波背景（CMB）各向异性下电动力学中洛伦兹破坏的特征进行了全面的研究。在最小标准模型扩展（SME）的框架下，我们考虑了可重正化算子（CPT-奇和CPT-偶）产生的效应。这些操作员分别负责宇宙双折射和圆偏振。我们共同传播的影响，所有相关的洛伦兹破坏参数的CMB观测，并提供与最新的CMB数据集的约束。我们将CPT-偶系数与$k_{F,E+B} < 2.31 \times 10^{-31}$在95% CL下绑定。这将以前的CMB界限提高了一个数量级。我们得到的CPT奇数系数的限制，即$|k_{(V)00}^{(3)}| < 1.54 \times 10^{-44} \; {\rm GeV}$和$|\mathbf{k_{AF}}| < 0.74 \times 10^{-44} \; {\rm GeV}$在95\% CL，分别是一个和两个数量级强于以前的CMB为基础的限制，也取代了非CMB搜索的界限。该分析提供了迄今为止最强的约束CPT违反系数在最小的中小企业从CMB搜索。
2023-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
From Cavendish to PLANCK: Constraining Newton's Gravitational Constant with CMB Temperature and Polarization Anisotropy
利用WMAP、BOOMERANG、CBI和ACBAR实验的最新CMB数据和来自大爆炸核合成的独立约束，给出了牛顿引力常量宇宙变化的新约束.我们发现，目前的CMB数据提供的限制在10%的水平，可以提高到3%，包括BBN数据。我们表明，未来的数据预计从普朗克卫星可以约束G在1.5%的水平，而最终的，宇宙方差有限，CMB实验可以达到约0.4%的精度，与目前的实验室测量竞争。
2009-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Circular Polarization of the CMB: A probe of the First stars
虽然宇宙微波背景（CMB）在10%水平上是线偏振的，但在标准宇宙学中，不存在显著的圆偏振（CP）内禀源。然而，在通过磁化等离子体的传播过程中，CMB的CP可以通过法拉第转换（FC）产生。FC将预先存在的线性极化转换为CP，在存在相对论性电子的磁场的情况下。在本文中，我们专注于FC由于超新星遗迹的第一颗恒星，也被称为Pop III星。我们推导出由一般FC产生的CMB的CP的角功率谱的解析形式。我们将这一结果的情况下，FC触发的第一颗恒星的爆炸和评估的角功率谱，CV V。结果表明：当l > 100时，l（l + 1）C_l^VV/（2 pi）的振幅> 10^-2微开尔文平方，每个晕只有一颗Pop III星，Pop III SN遗迹的年龄为104年，CMB观测频率为1GHz。我们希望CMB的CP是一个非常有前途的探测尚未观测到的第一批恒星，主要是由于预期的高信号以及独特的频率依赖性。
2015-11-14 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves Measurements and Anisotropies of CMB Polarization Rotation
在B模（BB）功率谱中寻找原初引力波信号是宇宙微波背景（CMB）极化实验的关键科学目标之一。然而，这可能很容易受到几个前景问题的污染，例如热粉尘排放。在本文中，我们研究了另一种机制，宇宙双折射，它可以引入的CPT破坏之间的相互作用CMB光子和外部标量场。这种相互作用可以引起CMB光子线偏振态的旋转，从而产生CMB BB功率谱，这种功率谱可以在大尺度上模拟原初引力波的信号。利用BICEP 2的最新偏振数据以及BICEP 2/Keck阵列和Planck的联合分析数据，考虑偏振旋转角对张量标量比$r$的约束，进行了全局拟合分析。由于BICEP 2和Keck阵列实验的数据已经用“自校准”方法进行了校正，因此本文主要研究CMB偏振旋转角各向异性的影响。我们发现，包括在分析中的各向异性可以稍微削弱$r$的约束，当使用当前的CMB偏振测量。我们还模拟了模拟CMB数据与BICEP 3的敏感性。非常有趣的是，我们发现，如果各向异性的偏振旋转角的影响不能在分析中考虑适当的，对$r$的约束将显着偏差。这意味着要准确测量原初引力波信号，必须打破CMB偏振旋转角各向异性与CMB原初张量扰动之间的简并性。
2015-06-11 astro-ph.CO
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
Kinetic Sunyaev Zeldovich effect in an anisotropic CMB model: measuring low multipoles of the CMB at higher redshifts using intensity and polarization spectral distortions
我们提出了一种新的数学形式主义，可以很容易地计算预期的动力Sunyaev Zeldovich（kSZ）信号的强度和偏振由于各向异性原始宇宙微波背景（CMB）。我们得到了预期的强度和偏振方向的非移动星系团的扭曲，然后我们推广我们的计算为非零的特殊速度。我们发现，在移动集群的方向，低CMB多极施加强度和偏振光谱失真与不同的频率依赖性。极化信号主要探测CMB的四极矩，原始偶极子和八极矩有显著贡献。对于一个典型的1000 km/s的星系团速度，在200-600 GHz之间，对不运动星系团的四极子激发极化的修正大约是2-10%，并且取决于星系团在天空中的位置、速度大小和运动方向。我们还发现，信号的角度依赖性随观察频率而变化。原始偶极子和八极子引起的极化的不同频率和角度依赖性可以用来测量它们，尽管有其他物理效应和前景。与偏振相反，强度畸变受到所有CMB多极子的影响，因此它们不能很容易地用于探测较高红移的低多极子。然而，强度和偏振信号之间的相关性，可以用来提高原始偶极子，四极和八极的测量的信噪比。在这项工作中提出的像差内核的更一般的计算具有超出SZ集群科学在这里解决的应用。例如，它可以被利用到我们的本地帧中观察到的去增强/去畸变CMB多极子。
2016-06-27 astro-ph.CO
The effects on CMB power spectra and bispectra from the polarization rotation and its correlations with temperature and E-polarization
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Interdisciplinary Center for Theoretical Study, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学理论中心）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory（彭桓武理论中心）
本文研究类轴子模型中陈-西蒙斯项导致的CMB极化旋转，分析旋转角与温度、E极化的关联对CMB功率谱及双谱的影响，为搜寻CPT破坏和类轴子关联提供新途径。
2026-08-21 astro-ph.CO
CMB Polarization can constrain cosmology better than CMB temperature
我们表明，宇宙方差有限的实验，CMB E极化单独放置更强的约束宇宙学参数比CMB温度。例如，我们表明，EE可以约束参数比TT高达2.8倍时，被认为是一个多极范围为l=30-2500。我们揭示了这一显着的结果背后的物理效应，并研究它如何取决于分析中包括的多极范围。在大多数相关的情况下，TE或EE超过了基于TT的宇宙学约束。这一结果是重要的，因为小尺度天体物理前景预计将有一个大大减少对偏振的影响，从而打开了可能性，建设更清洁和更严格的LCDM模型的约束。这特别适用于拟议的未来CMB卫星任务，如CORE或PRISM，这些卫星被设计成在极化方面受到宇宙方差限制，直到非常大的多极。我们对类普朗克实验进行了同样的分析，并得出结论，即使在这种情况下，TE单独确定对$Ω_ch^2$的约束也应该比TT好15%，而确定$Ω_bh^2$、$n_s$和$θ$的精度相当。最后，我们探讨了几个经典的LCDM模型的扩展，并再次表明，CMB偏振单独提供更严格的约束比CMB温度的情况下，宇宙方差有限的实验。
2014-03-20 astro-ph.CO
The B-mode polarization of CMB and Cosmic Neutrino Background
与E模偏振相反，在标量模度规微扰的情况下，康普顿散射不能产生宇宙微波背景的B模偏振。然而，在张量模的度规微扰情况下，康普顿散射有可能产生B模。由于这个原因，度量扰动的张量模式与标量模式的比率（$r\sim C_{Bl}/C_{El}$）至少对于小的$l$通过将B模式功率谱与E模式功率谱进行比较来估计。我们研究了宇宙中微子背景（CNB）与CMB之间的弱相互作用引起的CMB偏振，特别是B模偏振，以及标量和张量度规扰动下的康普顿散射。结果表明，B模偏振态的功率谱$C_{Bl}$受到标量模和张量模的贡献，并对$r$参数的取值产生影响.我们还表明，B模偏振功率谱可以作为一个间接的探针到CNB。
2016-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Circular polarization of the cosmic microwave background induced by the optical Magnus effect on gravitational lensing
Department of Physics, Institute of Science Tokyo（东京科学大学物理系）
本文研究了引力透镜中光学马格努斯效应如何导致宇宙微波背景的圆偏振现象，提出了一种新的产生CMB圆偏振的基本机制。
2026-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Primordial non-Gaussian signatures in CMB polarization
利用概率分布函数、Minkowski泛函和Betti数，研究了由$\fnl$参数化的CMB极化标量扰动的局域型原始非高斯性特征.结果表明，总偏振强度的概率密度函数的最低阶非高斯偏差为$(\fnlσ)^2$阶。我们从模拟的极化图计算Minkowski泛函和Betti数的非高斯偏差。我们发现，$E$模式的偏振提供了独立的和同样强的约束$\fnl$的温度波动。然而，总偏振强度中的非高斯信号要弱得多，并且具有相对大的宇宙方差，因此对于检测局部类型的非高斯性可能是无用的。
2014-11-19 astro-ph.CO
Validating dark energy models using polarised Sunyaev-Zel'dovich effect with large-angle CMB temperature and E-mode polarization anisotropies
本文提出利用全天CMB温度和E模偏振各向异性的低多极矩与星系团视角的CMB四极矩相关性，结合偏振Sunyaev-Zel'dovich效应层析成像来约束暗能量本质，蒙特卡洛模拟显示可将暗能量状态方程参数约束改善约17%。
2023-01-31 astro-ph.CO
CMB polarization TE power spectrum estimation with non-circular beam
宇宙微波背景（CMB）各向异性的精确测量一直是现代宇宙学中最重要的问题之一，因为它提供了有价值的宇宙学信息。然而，随着CMB实验灵敏度的增加，CMB功率谱的准确估计面临许多挑战。此外，对于偏振实验，测量的精度由于偏振信号与测量的总强度相比非常微弱的事实而复杂化，并且在存在高水平系统学的情况下可能不可能检测到。光束的不对称性是导致CMB偏振实验误差的重要原因之一。对于大数据量的CMB偏振功率谱估计，标准的最佳极大似然（ML）是禁止的高分辨率CMB实验由于巨大的计算时间所需的。在本文中，我们提出了一个半解析的框架，使用伪$C_{l}$估计计算的功率谱TE的温度各向异性和E分量的偏振辐射场使用非圆光束。我们采用了一个模型的光束，从周围的一个圆形（轴对称）在谐波空间中的光束微扰膨胀，并计算得到的偏置矩阵，它涉及到真正的功率谱与所观察到的一个快速计算的有效算法。我们表明，对于一个多极$l_{max}=500$，偏置矩阵可以计算在不到一秒的时间与一个单一的CPU处理器在2.53 GHz。我们发现，在偏置矩阵的峰值处的偏振功率谱的WMAP和普朗克实验的光束不对称性引起的不确定性可以高达几个10至20%（上限为普朗克LFI 30 GHz）
2013-09-18 astro-ph.CO
Power asymmetry in CMB polarization maps from PLANCK : a local variance analysis
在迄今为止的全天空温度测量中，发现了CMB天空相对半球上功率不对称的持续信号。这种不对称性在WMAP和普朗克卫星的微波天空中就被发现了，这引起了人们对\emph{statistical isotropy}这个更大问题的关注，它是现代宇宙学的基本原理之一。在这项工作中，我们提出了从普朗克2015年完整的任务数据极化CMB地图的分析。我们将局部方差估计器应用于来自普朗克2015偏振\texttt{Commander}解决方案的低分辨率$E-$模式图。我们发现一个显着的半球形功率不对称的偏振数据在大的角度尺度上，在$\sim 2.6-3.9\%$的水平取决于银河掩模，和用于计算本地方差图的圆盘半径。然而，方向被发现是指向广泛的CMB动力学偶极子方向。未来对CMB偏振的精确测量将揭示温度和偏振CMB天空中各向异性轴的明显差异，以及系统学对我们研究结果的可能影响。
2017-10-02 astro-ph.CO
CMB lensing reconstruction using cut sky polarization maps and pure-$B$ modes
对CMB透镜信号的详细测量是正在进行的地基CMB偏振实验的一个重要科学目标，这些实验正在以高分辨率绘制小块天空中的CMB。在这项工作中，我们模拟CMB偏振透镜重建的$EE$和$EB$二次估计与当前一代的噪声水平和分辨率，并表明，没有边界效应的已知和预期的零阶和一阶$N^{(0)}$和$N^{(1)}$偏差提供了一个足够的模型，非信号的贡献的透镜功率谱估计。小的天空区域对偏振透镜重建提出了许多额外的挑战，包括$E$模式泄漏到$B$模式。我们展示了如何简单的窗口估计器使用过滤纯$B$模式可以大大减少掩模诱导的平均场透镜信号，并减少方差的估计。这提供了一种简单的方法（用于最近的观察），为更优化但昂贵的逆方差滤波提供了一种替代方案。
2014-07-19 astro-ph.CO
Cosmological birefringence constraints from CMB and astrophysical polarization data
宇宙双折射是来自天体物理学和宇宙学来源的光子偏振面的旋转。旋转也可以取决于光子的能量，而不仅仅取决于源的距离和基础理论模型的宇宙学演化。在这项工作中，我们约束几个选定的模型宇宙学双折射，结合CMB和天体物理数据在无线电，光学，X和伽马波长，考虑到特定的能量和距离的依赖性。
2015-09-21 astro-ph.CO
A Pixel Space Method for Testing Dipole Modulation in the CMB Polarization
介绍了一种探测宇宙微波背景（CMB）极化中偶极调制或半球功率不对称的像素空间方法。该方法依赖于使用平方的总偏振通量，其系综平均拾取由于CMB偏振中的偶极调制而产生的偶极。该方法适用于局部天空，具有一定的实用价值。我们定义了几个统计特征的幅度检测到的信号。通过模拟，我们表明，该方法可以用来可靠地提取在2.7 $σ$水平或更高的信号在未来的核心类任务，假设该信号是目前在CMB偏振的普朗克任务在CMB温度检测到的水平。将该方法应用于2018年普朗克数据时，考虑到数据中相关检测器噪声和残留系统学的存在，没有检测到显著影响。使用FFP 10，我们发现存在一个非常强的偏差，这可能掩盖了任何真正的影响。
2019-12-20 astro-ph.CO
Probing Primordial Magnetism with Off-Diagonal Correlators of CMB Polarization
原始磁场（PMF）通过法拉第旋转（FR）在宇宙微波背景（CMB）中产生极化$B$模，导致CMB温度和极化的非平凡2点和4点关联函数。我们讨论了原始磁场的探测能力，使用不同的关联函数，并评估其相对的优点。我们已经充分考虑了弱透镜的污染，这有助于方差，但其对4点相关的贡献是正交的FR。我们表明，普朗克实验可以检测到的尺度不变的PMF的强度为nG使用FR诊断在90 GHz，而现实的未来实验在相同的频率可以检测到10^{-10} G。利用多个频率将改善这些前景，使CMB的FR成为标度不变PMF的强有力的探针。
2013-03-14 astro-ph.CO
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
Detecting Electron Density Fluctuations from Cosmic Microwave Background Polarization using a Bispectrum Approach
高灵敏度宇宙微波背景（CMB）偏振实验的最新进展为研究大尺度结构（LSS）打开了一扇窗口，因为小角度尺度上的CMB偏振涨落可以由LSS和晚期宇宙电离涨落的组合产生。引力透镜效应可以从具有二次估计的CMB数据集中提取，但是具有二次估计的电子密度涨落（EDF）的重建被发现被二次CMB涨落中的大得多的引力透镜效应显著地偏置。在本文中，我们建立了一个双谱的形式化使用示踪剂的LSS提取次主导的EDF从CMB偏振数据。我们发现，这种双谱可以有效地重建角带功率的EDF和LSS示踪剂之间的互相关。下一代CMB偏振实验与星系巡天和宇宙红外背景实验相结合，可以检测到具有高度意义的EDF特征。
2018-01-16 astro-ph.CO
Cosmological CPT Violation and CMB Polarization Measurements
本文研究了用宇宙微波背景（CMB）实验检验电荷宇称时间反射（CPT）对称性的可能性。本文考虑了两类Chern-Simons（CS）项：电磁CS项和引力CS项，详细研究了它们对CMB偏振功率谱的影响。通过结合当前的CMB偏振测量，七年的WMAP，BOOMERANG 2003和BICEP的观测，我们得到了一个严格的约束旋转角$Δα=-2.28\pm1.02$度（$1\,σ$），表明$2.2\,σ$检测CPT违反。在这里，我们特别考虑CMB测量的系统误差。添加QUaD偏振数据后，约束变为95%置信水平下的$-1.34<Δα<0.82$度。与电磁CS项相比，引力CS项只能产生振幅小得多的TB和EB功率谱。因此，感应参数$ε$不能从电流极化数据约束。此外，我们研究了未来CMB测量的能力，普朗克和CMBPol，对$Δα$和$ε$的约束。我们发现，$Δα$的约束可以显着提高了15倍。因此，如果不能适当地考虑这种旋转角效应，宇宙学参数的约束将明显地产生偏差。对于引力CS项，未来的普朗克数据仍然不能很好地约束$ε$，如果原始张量扰动很小，$r <0.1$。我们需要更精确的CMBPol实验对$ε$给出更好的约束。
2012-01-21 astro-ph.CO
Reconstructing simulated CMB polarization power spectra with the Analytical Blind Separation method
多频观测需要将CMB与前景分离，并从数据中准确提取宇宙学信息。分析盲分离（ABS）方法致力于在存在天体物理前景辐射和仪器噪声污染的情况下从多频率观测中提取CMB功率谱。在这项研究中，我们应用ABS方法模拟天空地图，可以观察到与未来的星载调查，以测试该方法的能力，以确定CMB偏振$E$ -和$B$ -模式功率谱。我们提出了ABS方法的性能模拟全天空的分析和分析集中在天空区域较少影响银河前景发射。我们讨论的起源和最小化的偏差估计CMB偏振角功率谱。我们发现，ABS方法进行了相当不错的分析，在中等和小的角度尺度的全天观测，尽管强烈的前景污染。在最大的尺度上，仍然需要额外的工作来减少各种来源的偏差以及CMB $E$和$B$偏振之间的混淆对部分天空分析的影响。
2021-03-19 astro-ph.CO
A template of atmospheric O2 circularly polarized emission for CMB experiments
我们计算了大气中氧分子的圆偏振信号。地球磁场中的塞曼效应导致了O2转动线的偏振。我们评估了适合CMB测量的各个站点的圆偏振发射：南极和圆顶C（南极洲），阿塔卡马（智利）和特斯塔格里贾（意大利）。偏振信号的分析，并讨论在未来的CMB偏振实验的框架。我们发现一个典型的圆偏振信号（V斯托克斯参数）约50 - 300 μK，在90 GHz的天顶看。在其他地点中，阿塔卡马显示了天顶处较低的偏振信号。我们目前的地图，这个信号的各个站点，并显示典型的仰角和方位角扫描。我们发现，圆顶C呈现出最低的极化温度梯度：~ 0.3 μK/ \circ在90 GHz。我们还研究了观测的频带：在ν \simeq 100 GHz和ν \simeq 160 GHz附近，我们找到了最佳条件，因为极化信号消失了。最后，我们评估的准确性的模板和信号的变化与知识和地球磁场和大气参数的变化。
2011-03-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Reconstructing Cosmic Polarization Rotation with ResUNet-CMB
Southern Methodist University（南卫理公会大学）
宇宙极化旋转，这可能会导致宇称违反新的物理或原始磁场的存在，转换$E$模式的偏振宇宙微波背景（CMB）到$B$模式的偏振。各向异性的宇宙极化旋转导致统计各向异性的CMB偏振，可以重建与二次估计技术类似的引力透镜的CMB设计。在即将到来的CMB调查的敏感性，透镜引起的$B$模式偏振将作为一个限制因素，在各向异性的宇宙偏振旋转的搜索，这意味着一个分析，其中包括某种形式的去透镜将需要改善与未来的调查效果的约束。在本文中，我们扩展的ResUNet-CMB卷积神经网络重建各向异性的宇宙极化旋转存在的引力透镜和补丁再电离，我们表明，网络同时重建所有三个影响的方差低于标准的二次估计几乎匹配的性能的迭代重建方法。
2022-01-19 astro-ph.CO cs.CV stat.ML
