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
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
CMB polarization induced by stochastic magnetic fields
CMB偏振观测量(即E-和B-模式)的完整计算报告内的常规$Λ$ CDM范例补充随机磁场。有趣的观点,目前和即将到来的CMB偏振实验的概述。
2008-04-14 astro-ph gr-qc hep-ex
Signal of Cosmic Strings in Cross-Correlation of 21-cm Redshift and CMB Polarization Maps
本研究探索再电离前宇宙弦尾迹在21厘米红移与B模式CMB极化图互相关中的信号,提出用匹配滤波提取非高斯特征,证实可在LCDM高斯背景中检测到张力略低于当前上限的宇宙弦信号。
2022-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Signature of Cosmic Strings Wakes in the CMB Polarization
我们计算了宇宙微波背景(CMB)极化中的宇宙弦信号。我们发现,电离后的尾流移动字符串引起额外的极化在一组矩形补丁在天空中的长度分布是标度不变的。单个补丁的长度由弦扰动CMB时的共同移动的哈勃半径决定。的偏振信号是最大的字符串唤醒产生在最早的后重组时间,并为对齐,其中光子穿过唤醒接近的时间创建的唤醒。相对于温度四极的极化的最大幅度由尾流内部的自由电子的过密度设置,其取决于尾流内部的电离分数$f$。对于高红移(接近复合)的弦和由$G μ= 10^{-7}$给出的弦张力$μ$,信号可以高达$0.06 {\rm μK}$的度标偏振。
2010-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Neutrino masses from CMB B-mode polarization and cosmic growth rate
基于未来对宇宙微波背景(CMB)的观测,包括普朗克卫星CMB透镜效应产生的B模偏振,以及利用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法从欧几里德红移巡天得到的宇宙结构增长率,对中微子质量的约束进行了估算。在68%的置信水平下,中微子总质量的误差估计为$Δ\sum m_ν = 0.075$ eV.通过使用的增长率,而不是星系的功率谱,获得准确的约束条件,因为增长率是由星系偏差的不确定性比由星系的功率谱的影响较小。
2015-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early Universe with CMB polarization
宇宙是人类心灵可以努力理解自然的最宏伟的可想象的尺度。宇宙学是试图理解宇宙起源和演化的科学分支,它的惊人之处在于,它在很大程度上可以通过应用我们用于其他物理学分支的相同物理学基本定律来理解。观测到的宇宙微波背景(CMB)是通过应用辐射过程和传输的基本定律来理解的,这些基本定律在经典的S。在宇宙学的背景下。除了现在广受好评的温度各向异性,还有线性偏振信息印在观测到的宇宙微波背景。CMB极化已经解决了,并承诺做更多的事情,以解开关于接近宇宙起源的物理学的最深层次的基本问题。
2011-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tibet's Ali: A New Window to Detect the CMB Polarization
宇宙微波背景(CMB)极化在当前宇宙学研究中占有重要地位。CMB B模偏振是探测原初引力波的最有效手段,也是对宇宙膨胀理论以及其他早期宇宙理论如弹跳宇宙、循环宇宙等的检验。到目前为止,主要的地基CMB偏振实验都在南半球,最近,我国在青藏高原发射了阿里CMB偏振望远镜(AliCPT),用于测量CMB B模偏振,探测北半球的PGW。AliCPT包括两个阶段,第一阶段是在5250米的位置建造一台望远镜(AliCPT-1),第二阶段是在约6000米的更高高度建造一台更灵敏的望远镜(AliCPT-2)。在本文中,我们报告的大气条件,天空覆盖和目前的基础设施与AliCPT。通过对MERRA-2再分析资料和阿里探空资料的分析,发现阿里地区水汽含量季节变化明显,10月至次年3月为水汽含量的适宜观测时段。我们还发现95/150 GHz对于AliCPT-1是可行的,更高的频率对于AliCPT-2是可能的。然后,我们分析了可观测的天空和目标领域,并表明阿里为我们提供了一个独特的机会,观察CMB与较少的前景污染在北半球,是补充现有的南CMB实验。加上发达的基础设施,我们指出阿里为CMB观测打开了一个新的窗口,并将与南极和阿塔卡马一起成为世界上的主要站点之一。
2017-11-27 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
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
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
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
Spectral Dependence of CMB Polarization and Parity
宇宙微波背景辐射(CMBR)的偏振可以作为非标准宇称破坏相互作用的探针。许多这样的相互作用在粒子物理学模型中得到了预测,这些模型来自于额外维度的理论,如超弦理论。这些相互作用产生的旋光性取决于宇称破坏场的时空性质。特别地,可以获得偏振轴的频率相关的差分旋转。频率依赖性的形式是敏感的奇偶奇背景场的时间演化。因此,人们可以通过极化测量的CMBR研究广泛的一类奇偶违反运营商。
2003-11-21 astro-ph gr-qc hep-ph
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
Constraints on pseudoscalar-photon interaction from CMB polarization observation
在各种宇宙学模型中,有效的赝标量-光子相互作用会引起传播的电磁波线偏振随宇宙学距离的旋转。赝标-光子相互作用正比于赝标场的梯度。从唯象的观点来看,这个梯度可以是中微子数的不对称性,也可以是其他密度流,或者是一个常数矢量。在这些情况下,洛伦兹不变性或CPT可能被有效地违反。CMB偏振观测是对这些模型的极好检验,并有可能发现新的基础物理。本文综述了从CMB偏振观测中发现的赝标量-光子相互作用的限制。
2009-10-22 gr-qc
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
On the CMB circular polarization. I. The Cotton-Mouton effect
研究了在宇宙磁场中由于Cotton-Mouton(CM)效应产生的宇宙微波背景(CMB)椭圆极化。我们集中在CMB圆偏振的产生和CMB偏振平面的旋转角度从去耦时间到现在。首次对宇宙磁场相对于光子传播方向的任意方向的CM效应进行了较为详细的分析。考虑到CMB在退耦时刻的线偏振,结果表明CM效应是产生圆偏振的最重要的效应之一,特别是在CMB谱的低部分。结果表明,在频率范围$10^8$ Hz $\leq ν_0\leq 10^9$ Hz内,当前宇宙磁场垂直传播的CMB圆偏振度在$ 10^{-13}\lesssim P_C(t_0)\lesssim 7.65\times 10^{-7}$或斯托克斯圆偏振参数$2.7 \times 10^{-13}$ K $\lesssim |V(t_0)|\lesssim 2 \times 10^{-6}$ K范围内,当前宇宙磁场振幅值在$10^{-9}$ G $\lesssim B\lesssim 8\times 10^{-8}$ G范围内。另一方面,对于不垂直于宇宙磁场的传播,我们发现$10^{-15}\lesssim P_C(t_0)\lesssim 6\times 10^{-12}$或$2.72 \times 10^{-15}$ K $\lesssim |V(t_0)| \lesssim 10^{-11}$ K,宇宙磁场振幅和频率范围相同。的CMB…
2019-03-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The local B-polarization of the CMB: a very sensitive probe of cosmic defects
我们提出了一个新的和特别强大的签名宇宙弦和其他拓扑或非拓扑缺陷的极化宇宙微波背景(CMB)。我们表明,即使缺陷贡献1%或更少的CMB温度各向异性谱,他们的签名在当地的$\tilde{B}$-偏振相关函数在角尺度的几十角分是远远大于由于引力波从通货膨胀,即使后者的贡献与$r\simeq 0.1$的温度各向异性的比例一样大。我们表明,当从非本地到本地的$\tilde{B}$极化,缺陷的信号与噪声的比率相对于通货膨胀值增加了约一个数量级。建议的B-偏振实验,具有良好的灵敏度弧分尺度,可以检测到的贡献,从拓扑缺陷后产生的通货膨胀或放置严格的限制。即使是普朗克也应该能够将目前对缺陷模型的约束改进至少一个数量级,达到$\ep <10^{-7}$的水平。未来的全天空实验,如CMBpol,具有$1μ$ K arcmin量级的偏振灵敏度,将能够根据缺陷模型将缺陷参数$\ep=Gv^2$限制为几个$\times10^{-9}$。
2010-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ellipsoidal Universe Induces Large Scale CMB Polarization
我们计算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。假设偏心率约$0.64 10^{-2}$去耦,我们发现$ΔT_{pol}/ T_0 \simeq 0.53 10^{-6}$非常接近威尔金森微波各向异性探测器检测到的偏振的平均水平。
2007-10-24 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmic microwave background polarization in Noncommutative space-time
在宇宙学的标准模型中,宇宙微波背景的B模偏振可以用暴胀时期的引力效应来解释。然而,这不是解释CMB的B模式偏振的唯一方法。结果表明,背景下的康普顿散射除了产生圆偏振微波外,还可导致微波背景的B模偏振。在这里,我们考虑的非交换(NC)的时空作为背景,探讨在最后的散射表面的CMB极化。通过对NC时空中的Compton散射进行修正,利用度规的标量微扰,得到了CMB辐射的B模谱。可以表明,即使对于大到$10TeV$的NC尺度,NC对CMB偏振和r参数的影响也是显著的。我们表明,V-模式的功率谱可以得到的线性偏振功率谱的范围内微米到纳米开尔文平方的NC尺度约$1TeV$到$10TeV$,分别。
2016-05-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Anomalous CMB polarization and gravitational chirality
我们考虑重力打破宇称的可能性,左手和右手引力子耦合到具有不同牛顿常数的物质,并表明这将影响它们在膨胀过程中的零点真空波动。如果有重力波的宇宙背景,这种效应将转化为异常的CMB极化。非零TB(和EB)偏振分量出现,揭示了有趣的实验目标。事实上,如果存在合理的手征,TB测量将提供检测引力波背景的最简单方法。我们推测这种观察的理论含义。
2008-06-18 astro-ph gr-qc
From Equivalence Principles to Cosmology: Cosmic Polarization Rotation, CMB Observation, Neutrino Number Asymmetry, Lorentz Invariance and CPT
本文综述了宇宙极化旋转观测的方法,并对当前的研究现状进行了展望。在研究等效原理之间的关系时,我们发现长程赝标光子相互作用是允许的。赝标量-光子相互作用会引起传播的电磁波的线偏振随宇宙学/天体物理学距离的旋转。2002年,DASI成功地观测到了宇宙微波背景辐射的偏振。2003年,WMAP在宇宙微波背景中观测到了10 σ以上的偏振与温度各向异性的相关性。从WMAP观测中的这种高偏振-温度相关性出发,我们将宇宙微波背景(CMB)传播的线偏振旋转限制在0.1 rad。赝标-光子相互作用正比于赝标场的梯度。从唯象的观点来看,这个梯度可以是中微子数不对称流,也可以是其他密度流,或者是一个常数矢量。在这些情况下,洛伦兹不变性或CPT可能会或可能不会被有效地违反。在本文中,我们回顾和汇编各种结果。预计明年发射的普朗克卫星将提高CMB偏振观测的精度。未来一个专门的CMB偏振观测器将更深入地探讨这一基本问题。
2008-02-24 astro-ph gr-qc hep-ph
Small-scale CMB polarization anisotropies due to tangled primordial magnetic fields
缠结的原始宇宙磁场在宇宙微波背景辐射(CMBR)的最后散射表面(LSS)上产生微小的旋转速度扰动。这种扰动可以在大的l > 1000左右对CMBR温度和偏振各向异性做出显著贡献,如由CBI实验检测到的过量功率。磁贡献可以与大多数常规信号区分开,因为它们导致由奇宇称、B型信号主导的CMBR极化。像DASI和WMAP这样的实验已经发现了在小l.许多实验也将探测大的$l$区域。因此,我们计算极化信号,由于原始磁场,不同的光谱和不同的宇宙学参数。纠缠场的标度不变光谱红移到当前值B_{0} =3 \times 10^{-9}高斯,产生在1000-5000之间的0.3 - 0.4微开尔文量级的B型偏振各向异性。如果磁缠结的谱指数更陡,则产生更大的信号,n>-3。信号的峰值移到较大的l为一个宇宙的主导,或者如果重子密度较大。信号也将具有非高斯统计。我们还预测了小得多的E型极化,和T-E交叉相关的这些模型。
2003-07-14 astro-ph gr-qc
Evolution of polarization orientations in a flat universe with vector perturbations: CMB and quasistellar objects
被认为是一个平坦的弗里德曼-罗伯逊-沃克背景的矢量扰动(涡旋特有的速度场)所产生的各种影响。在存在这种类型的扰动的情况下,偏振矢量旋转。给出了一个旋转角的计算公式,并证明了旋转角不仅与观测方向有关,而且与发射红移有关。因此,不同类星体的旋转是不同的,宇宙微波背景(CMB)辐射沿着不同方向(从最后散射表面的不同点)也是不同的。由于这些旋转,在类星体极化方向的初始随机场中可能会出现一些相关性。此外,CMB的极化相关性可能会发生改变。本文同时考虑了类星体和CMB图。在具有非常大空间尺度的线性矢量模的情况下,类星体(位于红移z < 2.6)的最大旋转角似乎只有几度,而CMB的最大旋转角只有十分之几度。这些最后的旋转对CMB偏振的B模式产生了贡献,这些贡献太小而无法用普朗克观测到(在不久的将来);然而,这些贡献足够大,可以用下一代卫星观测到,这些卫星被设计用于探测原始引力波产生的小B模式。
2007-01-31 astro-ph gr-qc
What is the B mode in CMB polarization?
表面上的线性极化场用标量函数表示,提供了两个分量的不变分离;其中之一是B模式,作为原始引力波的重要特征,这将支持暴胀假说。平面的例子已经展示了关键思想,包括与分解为梯度加旋度的向量场的形式类比,B模式类似于后者。形式主义推广到一个球面上使用直角坐标。全球数据的分析提供了一条通往矢量和张量球谐函数的途径。
2019-11-28 gr-qc
CMB Polarization by the Asymmetric Template of Scalar Perturbations
受 Planck 观测的偶极不对称模板启发,本文研究了标量扰动非对称模板对 CMB 偏振的改变,推导了 E 模和 B 模角功率谱,发现该机制能产生 B 模偏振,其大尺度效应等效于张标比 r≈0.005 的张量扰动。
2023-07-30 gr-qc hep-ph
Enhanced polarization of CMB from thermal gravitational waves
如果暴胀之前是辐射时代,那么在暴胀时将存在引力子的去耦热分布。暴胀过程中产生的引力波将通过受激发射的过程放大到现有的引力子热分布中。因此,通常的零温标不变张量谱被修正的温度依赖因子。这个热校正因子在大角度下将CMB的$B$模式偏振放大了一个数量级,现在可能在WMAP的可观测范围内。
2006-11-17 astro-ph gr-qc hep-ph