Probing single-field inflation: predictions, constraints, and theoretical viewpoints
Walailak University（瓦莱拉大学）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；Urgench State University（乌尔根奇国立大学）
本文探讨了单场膨胀模型中耦合项对膨胀参数的影响，发现其能提高与观测限制的一致性。
2025-03-18 astro-ph.CO gr-qc
Probing dark radiation with inflationary gravitational waves
最近的宇宙学观测表明存在额外的轻物质，即，暗辐射在本文中，我们表明暗辐射的签名是印在暴胀引力波的频谱。如果暗辐射是由大质量粒子衰变产生的，则引力波的高频模被抑制。此外，由于暗辐射引起的各向异性应力的影响，引力波谱可能在暗辐射产生时进入视界的频率处出现下降。一旦对引力波谱进行了详细的实验研究，我们就可以推断出宇宙中暗辐射是如何以及何时产生的信息。
2012-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Probing inflationary moduli space with gravitational waves
本文研究了弦论 Gauss-Bonnet 耦合修正下原初暴胀产生的引力波谱，发现模场的 wall-crossing 行为可导致该耦合项短暂主导慢滚并产生特征峰，该信号有望被 NANOGrav、LISA 等实验探测。
2023-11-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing inflationary features with galaxy ultraviolet luminosity function observables
Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）
利用z=4-8的星系紫外光度函数测量约束标准暴胀功率谱的修正，通过物质功率谱对暴胀初始条件的敏感性，在波数0.5≲k≲50 Mpc⁻¹范围内对凸起特征给出上限，并与再电离光学深度约束互补。
2026-06-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Science with the space-based interferometer LISA. IV: Probing inflation with gravitational waves
我们研究了LISA天基干涉仪探测暴胀过程中不同机制产生的随机引力波背景的潜力。聚焦于动机良好的情况下，我们研究了由此产生的贡献，从粒子生产过程中的通货膨胀，通货膨胀的旁观者领域与不同的声速，有效场论的通货膨胀与特定模式的对称性破缺和模型导致形成的原始黑洞。LISA的投影灵敏度以独立于模型的方式用于各种检测器设计和配置。我们证明，LISA是能够探测这些动机良好的通货膨胀的情况下，超出了不可约的真空张量模式预期从任何通货膨胀的背景。
2016-12-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the inflationary background of gravitational waves from large to small scales
原初引力波（PGW）的探测是现代宇宙学的重要目标之一，因为PGW既能提供原初暴胀的实质证据，又能揭示原初暴胀的物理本质。小尺度的引力波实验，如LIGO/VIRGO，以及将来的LISA和Einstein望远镜（ET），对引力波的随机背景很敏感，可以与CMB数据一起用来约束暴胀参数。在执行这些分析的原始张量谱通常是参数化的幂律，其中只包括振幅和独立的倾斜度。在本文中，我们研究的鲁棒性假设张量倾斜尺度无关。我们发现，由于CMB和GWs数据探测的尺度存在巨大差异，即使是很小的尺度依赖性也会显着影响原始光谱的形状，可能会打破幂律假设。当考虑非线性校正时，最终约束可以显著改变。我们还研究了尺度依赖在两个不同的物理模型的通货膨胀提供了一个例子，可忽略的规模依赖和不可忽略的规模依赖。
2021-02-16 astro-ph.CO
Probing the Local Velocity Distribution of WIMP Dark Matter with Directional Detectors
我们探索定向核反冲探测器的能力，约束弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的局部速度分布进行贝叶斯参数估计模拟反冲事件数据集。我们详细讨论了如何方向的信息，结合测量的反冲能谱，有助于打破退化的速度分布参数。我们还考虑了这样的可能性，即除了星系晕之外，还可能存在冷潮汐流或暗盘等速度结构。假设一个四氟化碳探测器与30千克年的曝光量，一个50 GeV的WIMP质量，和一个WIMP-核子自旋相关的横截面为0.001铅，我们表明，冷潮汐流的属性可能会受到很好的约束。然而，测量具有~50 km/s的低滞后速度的暗盘组件的参数可能是具有挑战性的，除非能量阈值得到改善。
2012-02-22 astro-ph.CO hep-ph
Probing features in inflaton potential and reionization history with future CMB space observations
我们认为，在未来的宇宙微波背景（CMB）偏振测量的原始功率谱的探测功能的前景。在暴胀情形的范围内，光谱中的这些特征可以由暴胀子势中的局部非光滑部分（一般是光滑的和准平坦的）产生，而这些局部非光滑部分又可能源于与暴胀子相互作用的其他量子场在暴胀期间的快速相变。它们可以拟合CMB温度功率谱中的一些异常值，这些异常值在标准的暴胀${\mathrmΛ}$ CDM模型中没有得到解决。我们认为Wiggly Whipped Inflation（WWI）是一个理论框架，与标准的暴胀模型相比，它改善了普朗克2015年温度和极化数据的拟合，尽管没有达到统计学显著水平。我们表明，在第一次世界大战模型的潜力的某些类型的功能，导致振荡的原始功率谱，扩展到中等和小尺度可以约束高置信度（在3 $σ$或更高的置信水平）的仪器作为宇宙起源探测器（CORE）。为了研究暴胀特征和再电离时代的足迹之间可能的混淆，我们考虑了一个扩展的再电离历史，随着红移的减少，自由电子单调增加。我们讨论了目前的限制，这个模型的扩展再电离和未来的预测与核心。我们还预测，在何种程度上，这种扩展的再电离可以在识别数据中的暴胀特征时造成混乱。
2018-04-04 astro-ph.CO
Probing the Seesaw Mechanism with Cosmological Data
我们调查宇宙学后果的暴胀模型，其中包括一个通用的跷跷板扩展（类型I和II）的标准模型的粒子物理。暴胀子场和Ricci标量之间的非最小耦合被认为是以及在一个循环的顺序辐射修正。暴胀动力学与中微子物理学之间的这种联系导致了一个预测模型，根据当前的宇宙微波背景数据、重子声学振荡观测和Ia型超新星测量，对该模型的观测可行性进行了研究。我们的结果表明，非最小耦合跷跷板势提供了一个很好的描述的观测数据时，辐射修正是积极的。这一结果支持了第二类跷跷板机制而不是第一类机制，可能是物理学超越标准模型的一个指示。
2020-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing inflationary gravitational waves with cross-correlations: improved forecasting and validation with simulations
本文改进并验证了利用CMB B模与大尺度结构互相关探测暴胀引力波的方法，预测可达到σ_r≈3.6×10⁻³，并确认高阶透镜偏差可忽略，对前景具有鲁棒性。
2025-09-26 astro-ph.CO
Anatomy of single-field inflationary models for primordial black holes
我们构造了一个解析可解的简化模型，该模型捕捉了大多数单场暴胀模型中原始黑洞（PBH）产生的基本特征。该结构利用了恒定滚转（或慢速滚转）阶段和之前的超慢速滚转阶段之间的Wands对偶性，并且可以通过两个连接抛物线的简单暴胀子势来实现。在这个框架内，有可能制定明确的通货膨胀的情况下，符合CMB的意见和丰富的生产PBH的任意质量。我们量化的曲率功率谱中的峰的形状在不同的暴胀的情况下的变化，并讨论其对探测PBH标量诱导的引力波背景的影响。我们发现，COBE/Firas $μ$ -扭曲约束排除生产PBH重于$10^4 M_\odot$在单场膨胀。
2022-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing reheating with primordial spectrum
我们研究了再加热温度对谱指数和张量标量比的暴胀预言的影响。假设正弦振荡和再加热过程是非常快的，再加热温度可以被限制为正弦振荡的10 - 100倍，甚至更好的未来观察的前景。除此之外，我们发现，在某些模型中，预测也可能对再加热温度不敏感，包括希格斯膨胀。
2015-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Directional detection of dark matter streams
定向探测WIMP，其中反冲核的能量和方向的测量，目前提出了唯一的前景探测银河系暗物质的局部速度分布。我们调查的程度，未来的定向探测器将能够探测流的形式的暗物质子结构。我们分析了人马座流的信号，并探讨了流的速度，方向，分散和密度的全参数空间。使用组合的非参数方向统计，配置文件似然比检验和贝叶斯参数推断，我们发现，在可接受的曝光时间（O（10）公斤，每年的截面刚好低于目前的排除限制）未来的方向探测器将是敏感的流速度和密度的范围很广。我们还研究和讨论了探测器的能量窗口的重要性。
2014-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Probing inflationary particle production with the CMB power spectrum
Cardiff University（卡迪夫大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究暴胀子耦合极端质量场（m_χ≳100 H_I）时粒子产生的CMB特征，计算完整两点函数并联合Planck与ACT数据搜索，发现η_*在3-10 Mpc尺度上有~2σ信号提示，Fisher预测Simons Observatory可达到3-5σ探测水平。
2026-06-26 astro-ph.CO
Probing light WIMPs with directional detection experiments
CoGeNT和CRESST WIMP直接探测实验最近观察到了过量的核反冲事件，而DAMA/LIBRA实验有长期存在的年度调制信号。有人认为，这些过剩可能是由于轻质量（m_chi ~ 5-10 GeV）的WIMP引起的。地球相对于银河系静止坐标系的运动导致了WIMP散射率的方向依赖性，提供了任何反冲过剩的银河系起源的强大信号。我们调查是否直接检测实验的方向灵敏度有可能观察到这种各向异性散射率的弹性散射光WIMP提出解释所观察到的过剩。我们发现，所需的反冲的数量从光WIMP在5西格玛意义上检测各向异性信号变化从7到超过190的目标核和能量阈值预期的定向探测器的集合。较小的数字来自于探测器只对最高速度的反冲敏感的配置，因此也是最各向异性的WIMP。然而，在这些情况下，阈值以上的事件率非常小，导致需要大量的实验暴露来积累即使是少量的事件。为了解释这种对WIMP速度分布尾部的敏感性，其形状并不为人所知，我们考虑了两个跨越可能性范围的示例性晕模型。我们还注意到，为了精确计算，必须对地球的轨道速度取平均值。我们发现，对于20 keV的能量阈值，在10^-4 pb的WIMP-质子截面上探测10 GeV的WIMP所需的辐照量约为10^3 kg/天，在计划的定向探测器的范围内。较低的WIMP质量需要较高的曝光和/或较低的能量阈值进行检测。
2012-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Probing Primordial Features with the Stochastic Gravitational Wave Background
随机引力波背景（SGWB）提供了一个新的机会，从暴胀模型观察原始特征的信号。我们研究他们的可探测性与未来的空间为基础的引力波实验，集中我们的分析的频率范围的LISA任务。我们计算引力波频谱的原始功能，探索参数空间的两个领域的膨胀模型能够产生不同类别的功能。为了使这些信号落在观测窗口内，必须对尺度和振幅进行微调。一旦它们出现，几类频率相关的振荡信号，不同的基础暴胀物理学的特点，可以区分和SGWB提供了一个窗口的动力学的原始宇宙独立的宇宙微波背景和大尺度结构。为了与未来的实验数据相联系，我们讨论了如何将结果应用于数据分析的两种方法。首先，我们讨论了用LISA重建信号的可能性，这需要高的信噪比。第二种更敏感的方法是应用代表谱的模板作为估计量。对于后者的目的，我们推导出模板，可以准确地捕捉几类特征信号的光谱特征，并将它们与其他物理机制产生的SGWB进行比较。
2021-01-13 astro-ph.CO gr-qc
Probing the anisotropic expansion history of the universe with cosmic microwave background
我们提出了一个简单的技术来检测任何各向异性膨胀阶段的宇宙历史开始从膨胀阶段的表面最后散射的CMBR数据。我们使用的属性，在宇宙中的任何各向异性膨胀会变形的原始密度扰动的形状，这种变形可以检测到在CMBR的超视界波动的形状分析。利用这种分析，我们得到了对宇宙任何以前的各向异性膨胀的约束小于约35%。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing primordial non-Gaussianity with 21 cm fluctuations from minihalos
我们调查未来的限制，从21厘米角功率谱的minihalos的原始本地型非高斯。我们特别关注原始曲率扰动的三谱，其特征在于非线性参数$τ_{\rm NL}$和$g_{\rm NL}$。我们表明，未来的测量微晕21厘米角功率谱可以探测这些非线性参数与$τ_{\rm NL}\sim30$和$g_{\rm NL}\sim2\times10^3$的平方公里阵列（SKA）和$τ_{\rm NL}\sim0.6$和$g_{\rm NL}\sim8\times10^2$的快速傅里叶变换望远镜（FFTT）的前所未有的精度。这些敏感性水平将对暴胀宇宙的模型和宇宙密度波动的起源产生重大影响。
2018-07-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing higher-order primordial non-Gaussianity with galaxy surveys
通过平方公里阵列（SKA）的射电连续星系调查，欧几里德的光度星系调查及其组合，我们预测了未来对原始非高斯性的限制。我们重点研究了局域型高阶非线性参数对参数估计的潜在影响，特别是暴胀相容性不等式的证明。非标准的暴胀模型，如多场模型，引入了大尺度下星系的尺度依赖随机成团，这是对原初密度涨落产生机制的独特探索。Fisher矩阵分析表明，SKA提供的深度和广度的观测更有利于约束$τ_{\rm NL}$，而Euclid由于红移信息对$f_{\rm NL}$有很强的约束力，这表明两者之间的联合分析对于打破非线性参数之间的简并是非常必要的。完整的SKA和Euclid的组合将达到所需的精度水平，以确认即使是$f_{\rm NL}\approx 1.5$和$τ_{\rm NL}\approx 17$的一致性不等式，虽然它仍然是很难的一个单一的调查，以确认它时，$f_{\rm NL}\lesssim 2.7$。
2016-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Leptogenesis and Pre-BBN Universe with Gravitational Waves Spectral Shapes
在频率-振幅平面上，宇宙弦的引力波（GW）在高频率处表现出平坦的平台，这是由于标准辐射主导的后暴胀时期的弦环动力学。如果在大爆炸核合成（BBN）之前的原始黑暗时代表现出非标准的宇宙历史，那么在超过转折点频率$f_*$之后，光谱可能会显示出突然的上升或下降趋势。我们认为，这样的光谱中断后，随着GW振幅的上升，这是一个后暴胀状态方程（$ω>1/3$）比辐射（$ω=1/3$）更硬的结果，也可能是一个强烈的暗示，在中微子质量的跷跷板模型leptogenesis。通过规范$U(1)$对称破缺动力学产生右手中微子质量，导致宇宙弦网络的形成，并发射随机引力波。由$\partial_μR j^μ$形式的算子引起的轻子流的引力相互作用--它可以在跷跷板模型中通过RH中微子调解在两圈水平上产生，自然地寻求更刚性的状态方程来有效地产生与$1-3ω$成比例的重子不对称性。我们讨论了如何GWs与中微子少的双β衰变信号补充合理的强振幅可以探测到最近的辐射优势和最轻的RH中微子质量在中间尺度的开始。
2021-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Dark Matter Isocurvature with Primordial Non-Gaussianity
本研究探讨暴胀中轻场产生的等曲率涨落与绝热扇区相互作用形成的混合非高斯性，其运动学依赖不同于局域形状，并针对QCD轴子场景提出可显著提升普朗克灵敏度的搜索参数空间。
2024-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Trans-Planckian Signatures in the Early Universe: A Bayesian Analysis of the Generalized Sasaki-Mukhanov Equation
Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）
本文通过广义萨萨基-穆哈诺夫方程的贝叶斯分析，探讨早期宇宙中的跨普朗克尺度特征，发现该模型在低多极子CMB谱上表现更优，缓解了低二次项异常。
2026-01-08 astro-ph.CO
Probing primordial features with next-generation photometric and radio surveys
我们调查的可能性，使用未来的测光和无线电调查，以约束的功率谱的原始波动，这是预测的通货膨胀模型与违反慢卷阶段。我们预测限制与Fisher分析的参数化特征的振幅在超大尺度上，以评估这些是否可以区分宇宙方差。我们发现，下一代的光度和无线电调查有可能测试这些模型的灵敏度比目前的CMB实验，星系和CMB观测之间的协同作用是能够约束模型与许多额外的参数。特别是，一个SKA连续统调查，具有巨大的天空覆盖范围和几个$μ$ Jy的通量阈值，可以证实在早期宇宙中存在一个新的阶段，超过3 $σ$。
2018-04-04 astro-ph.CO
Probing the primordial Universe with 21-cm line from cosmic dawn/epoch of reionization
在宇宙最遥远的地方，中性氢的21厘米超精细跃迁是唯一可以用来示踪大尺度结构的物质。许多仪器已经工作并计划测量21厘米线信号，特别是，探测全球EoR信号的实验（EDGES）最近报告了第一次探测到吸收信号，这对应于再电离（EoR）时期的21厘米线全球信号。未来的大型射电望远镜，平方公里阵列（SKA）将能够提供21厘米线发射/吸收信号的高精度测量。本文综述了从EoR到暗时代的21 cm线全球信号和涨落信号的研究现状，总结了由最近的EDGES结果和SKA未来的观测所激发的我们如何探测原始宇宙的最新研究。我们重点讨论了两个应用的约束宇宙学的EDGES结果：对原始磁场和原始功率谱的约束。我们还讨论了潜在的未来SKA探测的暴胀宇宙，通过讨论预期的约束的原始功率谱，其绝热性，和原始的非高斯性从未来的观测21厘米波动。
2023-03-14 astro-ph.CO hep-th
Primordial Sharp Features through the Nonlinear Regime of Structure Formation
本文通过N体模拟研究原初锐利特征在非线性结构形成中的存留问题，发现局域功率增强/减弱和暗晕质量函数振荡可保留特征信息，为小尺度约束暴胀物理开辟新途径。
2025-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing non-Gaussianities with the high frequency tail of induced gravitational waves
本文研究了单场暴胀模型中原初曲率功率谱诱导的引力波谱，提出通过测量引力波高频谱倾斜来推断非高斯参数$f_{\ m NL}$，并结合微波背景$μ$扭曲限制约束了原初功率谱参数。
2023-09-14 astro-ph.CO gr-qc
A Bell experiment during inflation: probing quantum entanglement in tensor fluctuations through correlations of primordial scalar curvature perturbations
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；INAF- Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究院）
本文提出了一种方法，通过标量和张量扰动的关联性测试贝尔不等式，以探测暴胀期间原始扰动的量子起源，展示了如何通过标量八点相关函数的因子化来验证量子纠缠的影响。
2026-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing Leptogenesis at LISA: A Fisher analysis
本文采用Fisher矩阵分析，在计入前景与仪器噪声后评估LISA对两味轻子生成产生的双峰或折断幂律引力波信号的参数探测能力。
2025-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Enhanced Gravitational Waves from Inflaton Oscillons
本研究发现暴胀子碎裂形成的振荡子主导物质后快速衰变会显著增强原初引力波谱，这类低频引力波可被现有探测装置观测，为暴胀物理研究提供独立于CMB的新检验途径。
2023-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing primordial features with future galaxy surveys
我们研究的能力，未来测量的星系团的功率谱探测偏离幂律谱的原始波动。考虑到信息从星系集群功率谱的准线性尺度，即$k<0.1$ h Mpc $^{-1}$，我们提出的预测DESI，Euclid和SPHEREx结合CMB的测量。作为偏离简单幂律的原始功率谱的例子，我们考虑了四个$Planck$ 2015年最佳拟合，这些拟合是由慢滚近似的不同突破的暴胀模型激发的。这四个代表性模型提供了对CMB温度各向异性的改进拟合，尽管没有达到统计显著性水平。至于最简单的$Λ$ CDM模型中物质含量的其他扩展，这些星系巡天所预期的物质功率谱和CMB各向异性的原始功率谱中的信息的互补性可以有效地约束宇宙学模型。我们发现，这三个星系调查可以添加重要的信息CMB，以更好地约束所考虑的四个模型的额外参数。
2018-04-04 astro-ph.CO
Probing Helical Primordial Magnetic Fields via Chiral Gravitational Waves in the LISA-TAIJI Network
Nagoya University（名古屋大学）
本研究通过LISA-TAIJI网络探测螺旋原初磁场产生的圆偏振引力波背景，计算信噪比并预测可约束螺旋功率比，为未来观测提供判据。
2026-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Symmetries of the Primordial Sky
量子场论通常用于描述宇宙暴胀中大尺度引力扰动的起源，但它忽略了弯曲时空中的一个重要物理效应，即量子模之间的非定域纠缠，而这种纠缠来自于它们对因果结构的引力效应。本文认为，在相干地保持非定域方向和因果关系的量子引力的不同模型中，原始扰动起源于突现暴胀视界的相干量子扭曲;此外，因果约束解释了在大角度间隔下测量的宇宙微波背景相关的近似对称性，这在标准图像中是高度反常的。因此，在大角度CMB图案中已经明显的对称性可能是量子引力中局域性和因果结构出现的独特标志。
2022-03-31 astro-ph.CO gr-qc
Probing Reheating with Gravitational Waves from Graviton Bremsstrahlung
本研究基于三篇相关工作，分析暴胀再加热期间引力子轫致辐射产生的原初引力波特征，指出其谱型由暴胀子势和耦合类型决定，该随机引力波背景可被下一代高频引力波探测器探测，为研究再加热动力学提供新途径。
2024-05-15 astro-ph.CO hep-ph
Probing primordial non-Gaussianity with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）是一种起源不明的天体物理学瞬变现象，迄今为止已经在河外距离探测到了几个事件。无线电信号的色散测量（DM）是沿视线的积分电子密度的探测器，因此允许绘制大尺度结构内的电子分布。由于一小部分电子被反馈从星系中排出，它们在大尺度上与晕相关，因此角DM相关性显示出由原始非高斯性引起的尺度依赖性偏差。虽然信号比其他探测器（如星系团）弱，但FRB可以探测更大的体积。我们发现，虽然研究FRB聚类信号需要非常大的样本，在DM的相关性是宇宙方差限制在大角度尺度上，只有$\sim 10^{3-4}$事件。角DM关联函数的层析分析可以约束本地原生双谱形状参数$f_\mathrm{NL}$的精度下降到${f_\mathrm{NL}}\sim \mathcal{O}(1)$取决于FRB红移分布和大尺度上的天体物理反馈的假设。这使得FRB成为限制暴胀物理的竞争性探针。
2020-07-08 astro-ph.CO
Probing the equation of state of the early Universe with pulsar timing arrays
本研究利用脉冲星计时阵列数据探测早期宇宙状态方程，发现标量诱导引力波信号支持凝聚态主导阶段，并约束再加热温度上限，揭示暴胀动力学信息。
2023-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing cosmic anisotropy with galaxy clusters and supernovae
IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本文利用ΛCDM和Padé-(2,1)宇宙学模型，研究通过星系团和Ia型超新星（Pantheon Plus）的半球分解法探测哈勃常数H₀的各向异性，发现H₀变化在不同校准方法下具有鲁棒性，并在大部分情况下最大ΔH₀与CMB偶极方向一致。
2026-11-03 astro-ph.CO
PSpectCosmo: A Pseudo-Spectral Code for Cosmological Dynamics Spanning Inflation and Reheating
本文开发了高性能C++程序PSpectCosmo，通过傅里叶空间伪谱方法和自适应步长速度-Verlet算法，解决有限差分法局限，精确演化标量场与引力波，计算收敛能量密度，为早期宇宙暴胀动力学研究提供可靠工具。
2024-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Dissecting the Scalar Cosmological Collider with the Cosmic Microwave Background
Leinweber Institute for Theoretical Physics at Stanford（斯坦福莱因韦伯理论物理研究所）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology（卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）
该研究用现代理论工具构建原初双谱库，结合普朗克数据和采样技术，对多场暴胀拉格朗日量进行贝叶斯探索，分析标量场交换及自相互作用，首次研究强混合对撞机，未发现新物理证据。
2026-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Exploring the Spectral Shape of Gravitational Waves Induced by Primordial Scalar Perturbations and Connection with the Primordial Black Hole Scenarios
人们越来越期望引力波探测器将在未来几年开始探测随机引力波背景。我们探讨了由标量微扰引起的二阶引力波的频谱形状，并推测这些引力波是在早期宇宙中产生的。我们计算了在辐射和动能时代产生的引力波谱以及与之相关的原始黑洞对应物。我们采用功率谱的原始曲率扰动产生的$α$-吸引子和非最小导数耦合膨胀模型以及高斯和δ型形状。我们证明了张量模式的能力，以约束的原始曲率扰动的频谱和区分暴胀模型。引力波的产生也可以通过谱形和振幅来区分。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing PeV scale SUSY-breaking with Satellite Galaxies and Primordial Gravitational Waves
我们研究了在PeV尺度超对称性破坏的情况下不可避免的宇宙学后果。我们重点研究了引力子质量$m_{3/2}=100{\rm eV}-1{\rm keV}$对应的超对称性破缺标度。我们认为，存在一个早期的物质主导的时代，并由此产生的熵生产是必要的宇宙与此引力子质量。我们通过要求银河系中矮卫星星系$N_{\rm sat}$的数量超过当前观测值，即$N_{\rm sat}\gtrsim63$，来推断与模型无关的最小熵产生量$Δ$。这种熵的产生不可避免地印刻在暴胀时期产生的原始引力波（pGW）上。我们研究了如何在pGW频谱$Ω_{\rm GW}$中编码关于$Δ$的值和熵产生时间的信息。如果未来的GW调查在频率范围$\mathcal{O}(10^{-10}){\rm Hz}\lesssim f_{\rm GW}\lesssim\mathcal{O}(10^{-5}){\rm Hz}$的pGW频谱中观察到抑制特征，则其可作为PeV超对称性破坏场景的确凿证据。即使他们不这样做，我们的研究可以用来排除所有这些情况。
2021-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Probing Primordial Power Spectrum and Non-Gaussianities With Fast Radio Bursts
该研究提出利用太阳系外多台射电望远镜测量同一FRB源沿多条视线的到达时间差，通过关联测量夏皮罗时间延迟来探测原初功率谱和非高斯性，若探测10⁴个FRB可检验至10³ Mpc⁻¹的尺度不变谱及fₙₗ∼1的非高斯性。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Clocks within Stochastic Gravitational Wave Anisotropies
早期宇宙中的一阶相变可以给出一个可观测的随机引力背景（SGWB），它在整个天空中必然具有原始各向异性。在多场暴胀的情况下，这些各向异性可能具有与绝热涨落非常不同的显著等曲率分量，为暴胀尺度下的高能物理提供了另一种发现渠道。在这里，我们考虑经典的振荡重领域在通货膨胀，可以印独特的标度不变性打破功能的功率谱的原始各向异性。虽然这样的功能是高度限制在宇宙微波背景，我们表明，它们的振幅可以是相当大的等曲率SGWB，尽管探测类似的通货膨胀时期。在所需的水平，$\ell \sim {\cal O}(10-100)$，测量SGWB多极，将是技术上的挑战。然而，我们预计，一个强的各向同性SGWB的早期检测，和各向异性的保证，将刺激下一代探测器的发展具有足够的灵敏度，角分辨率，和前景的歧视。
2022-05-09 astro-ph.CO hep-ph
CMB $μT$ cross-correlations as a probe of PBH scenarios
我们提出了一种新的方法来探测膨胀模型的原始黑洞（PBH）的生产，仅使用CMB物理在相对较大的规模。在PBH的情况下，原始的曲率扰动的功率谱分布的特点是由一个明显的倾角，然后向小尺度的快速增长，导致峰值负责PBH的形成。我们专注于尺度周围的倾角，以及分离的峰值解析计算表达式的曲率功率谱和双谱。压缩双谱的大小在倾角的位置处增强，并且它获得特征尺度依赖性，该特征尺度依赖性可以通过互相关CMB $μ$ -失真和温度波动来探测。我们定量研究这种互相关的属性，以及它们如何依赖于底层模型，讨论它们如何可以通过下一代CMB $μ$失真实验进行测试。这种方法允许人们使用熟知的CMB物理学来实验性地探测膨胀PBH场景，而不考虑与PBH形成和演化相关的非线性。
2021-09-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing the early universe with future GW observatories
本研究探讨未来引力波探测器对慢滚暴胀产生的随机引力波谱的观测能力，以模型无关方式划定暴胀能标、再加热温度和状态方程参数空间，并分析对α-吸引子模型、原初黑洞参数及暗物质产生等宇宙学遗迹的约束意义。
2025-03-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Optimized numerical evolution of perturbations across sharp background trajectory turns in multifield inflation
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Universidad Nacional de Ingeniería（秘鲁国立工学院）；Universidad de Ingeniería y Tecnología（秘鲁理工科技大学）
本文提出一种高效方法，用于在多场膨胀模型中准确追踪扰动，即使在背景轨迹快速转折时也能保持计算稳定性，适用于广泛的研究场景。
2026-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Magnetic Origin of Primordial Black Holes: Ultralight PBHs and Secondary GWs
Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
本文探讨了通过原初膨胀磁场形成超轻原初黑洞的机制，分析了其对早期宇宙宇宙学的影响，并计算了由此产生的随机引力波背景。
2026-05-13 astro-ph.CO hep-ph
Probing cosmic isotropy: Hubble constant and matter density large-angle variations with the Pantheon+SH0ES data
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（巴西国家空间研究所）
本研究利用Pantheon+SH0ES数据，发现哈勃常数和物质密度存在大角度各向异性，但近距超新星的peculiar velocities导致显著偶极，证实了ΛCDM模型的各向同性预期。
2025-12-05 astro-ph.CO
Probing the statistical isotropy of the universe with Planck data of the cosmic microwave background
本研究利用Planck的四张前景清除CMB图，通过不依赖模型的方向性分析证实CMB天球存在置信度98%-99%的偏好轴，验证了南北不对称这一CMB反常现象的高统计显著性，支持了过往20年的相关研究结论。
2024-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Dual Gravitational Wave Signatures of Instant Preheating
本文研究瞬时预热情景，指出超重粒子衰变轫致辐射及暴胀子与耦合标量场非线性动力学可产生两类独特引力波，并用数值模拟揭示其谱峰随耦合常数移动。
2024-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Investigating the Constraints on Primordial Features with Future Cosmic Microwave Background and Galaxy Surveys
本文对即将开展的宇宙微波背景巡天和银河巡天在探测原初功率谱特征方面的能力进行了深入的研究。原始特征是在标准幂律暴胀功率谱之上的特定模型相关修正;函数形式由不同的暴胀情景给出。任何显著偏离无特征功率谱的信号都将使我们能够破译暴胀宇宙的复杂性。在这里，我们深入研究了三个主要但不同的特征，即，凹凸特征，夏普特征信号和共振特征信号。为了分析特征，我们为每个特征模型采用特定的模板。我们估计可能的约束的特征参数采用Fisher矩阵预测分析即将到来的CMB任务，如CMB-S4，CORE-M5，LiteBIRD，PICO联合DESI，和EUCLID星系调查。为此，我们利用四个不同的观测预测的边界上的模型参数，即，CMB，重子声学振荡（BAO），星系团和引力弱透镜或宇宙剪切及其允许的协同作用。对于大尺度结构（LSS）信息，我们考虑了不同红移的尺度上限，以避免非线性尺度上的不确定性引起的误差传播到特征参数的约束中.对所有三个特征进行了比较分析，以估计这些即将到来的观测在揭示精确宇宙学这一关键方面的相对能力。
2022-10-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Exploring the role of SKA surveys with upcoming cosmic microwave background missions in probing primordial features
本文致力于深入探讨即将到来的宇宙微波背景（CMB）任务和平方公里阵列（SKA）调查在探测原始功率谱特征方面的协同能力。根据定义，特征是对最小幂律功率谱的特定尺度依赖的修改。这些特征的函数形式取决于所考虑的通货膨胀情景。如果我们能识别出任何与无特征的幂律功率谱的决定性偏离，我们就能在很大程度上弄清原始宇宙的微观物理。在这里，我们考虑三个重要的理论动机的特征模型，即，夏普特征信号，共振特征信号，凹凸特征。为了研究这些特征，我们将每个特征模型与称为模板的特定尺度相关函数相关联。在这里，我们探索三个不同的基准模型，每个特征模型和每个基准模型，我们比较了36个不同的宇宙学调查组合的灵敏度。我们实现了Fisher矩阵预测方法，以获得未来CMB任务的特征模型参数上的可能约束，即PICO，CORE-M5，LiteBIRD和CMB-S4与即将到来的SKA调查，其中我们探索SKA-Cosmic Shear和SKA-Intensity Mapping调查。此外，还探讨了EUCLID-星系巡天与SKA-Intensity Mapping巡天相结合的意义。为了考虑非线性尺度的理论不确定性在特征参数不确定性估计中传播的可行性，我们采用了与红移相关的尺度上限。为了证明这些未来的调查对特征模型的参数的相对敏感性，我们提出了一个比较分析的所有三个特征模型。
2022-12-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-Gaussian Stochastic Gravitational Waves from Phase Transitions
在原始宇宙中，宇宙相变会产生类似于宇宙微波背景的各向异性随机引力波背景。对于绝热扰动，GWB中的涨落遵循CMB中的涨落，但如果原始涨落携带等曲率分量，则这不再是真的。结果表明，在非最小的通货膨胀和再加热的设置，原始等曲率可以生存在GWB和表现出显着的非高斯性（NG）的CMB相比，同时遵守目前的观测范围。虽然探测这种NG GWB在LISA上的可能性最大，但未来提出的探测器（如DECIGO和BBO）的范围要大得多。甚至有可能用引力波探测器而不是CMB或大尺度结构巡天对暴胀时期的NG进行首次观测。
2021-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Backgrounds of Gravitational Waves
引力波（GWs）在探索宇宙学方面具有巨大的潜力。我们回顾了早期宇宙源，可以导致宇宙背景的GWs。首先，我们提出了在平坦的时空和宇宙学设置的GW的定义，并讨论了为什么从早期宇宙GW背景的随机性质的原因。我们回顾了目前的观测约束随机背景，并讨论了一些目前和未来的GW探测器，包括先进的LIGO，先进的处女座，爱因斯坦望远镜，KAGRA，LISA的特点。然后，我们详细回顾了文献中提出的早期宇宙GW生成机制，以及它们所产生的GW背景的性质。我们将背景分为五类：GWs从量子真空波动在标准慢卷膨胀，GWs从标准膨胀范式的扩展内操作的过程，GWs从后膨胀预热和相关的非微扰现象，GWs从一阶相变（相关或不相关的电弱对称性破缺），和GWs从拓扑缺陷，特别是从宇宙弦。早期宇宙过程的现象学，可以产生一个随机背景的GW是非常丰富的，一些背景是在不久的将来GW探测器的范围内。未来对这些背景的任何探测都将为描述早期宇宙的基本高能理论提供关键信息，探测粒子加速器无法达到的能量尺度。
2020-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing flavor violation and baryogenesis via primordial gravitational waves
本文提出通过观测原初引力波探测 flavon 模型中的味破坏能标，发现引力波频谱的阻尼特征可用于限制参数空间并解释宇宙重子不对称性。
2024-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
