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
Probing Axion-Photon conversion via circular polarization imprints in the CMB $V$-mode observations
Institute of Science Tokyo(东京科学大学);Indian Institute of Science(印度科学学院)
本文提出利用CMB V模式观测中的圆偏振印记来约束轴子类粒子的参数空间,通过研究轴子-光子转换机制在宇宙微波背景中的影响,探讨了磁场对光子圆偏振度的影响,并指出在最优情况下,40 GHz的CLASS观测可以探测到之前未被约束的轴子-光子耦合参数范围。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Probing the origin of our universe through primordial gravitational waves by Ali CMB project
这是《中国科学》物理、力学和天文邀请的一个研究亮点。
2016-05-10 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Probing Physics Beyond the Standard Model: Limits from BBN and the CMB Independently and Combined
我们提出了新的大爆炸核合成(BBN)的宇宙膨胀率或相对论能量密度的限制,量化通过数量$N_ν$等效中微子物种。我们使用最新的轻元素观测,中子平均寿命,并更新我们的核率$d+d \rightarrow He3 + n$和$d+d \rightarrow H3 + p$的评估。将这个结果与来自宇宙微波背景辐射(CMB)的独立约束相结合,对在宇宙核合成之前扰动$N_ν$和$η$的新物理学产生了严格的限制:BBN+CMB联合分析给出了$N_ν= 2.898 \pm 0.141$,导致了在$2σ$处的$N_ν< 3.180$。我们将这些限制应用于各种新的物理场景,包括右手中微子,暗辐射和随机引力波背景。我们还寻找潜在的限制{ \em变化}在$N_ν$和/或重子光子比$η$之间的两个时代。目前的数据放置在BBN和CMB去耦之间的$N_ν$的允许变化的强约束,例如,我们发现$-0.708 < N_ν^{\rm CMB}-N_ν^{\rm BBN} < 0.328$的情况下,$η$和原始氦的质量分数$Y_p$是不变的两个时代之间,我们也给在$η$或$(η,N_ν)$联合允许的变化的限制。展望未来,我们预测了由CMB第4阶段测量以及天文\he 4测量的改进所引起的$N_ν$的精度提高。我们发现CMB-S4与现有的BBN和轻元素观测精度相结合可以给出$σ(N_ν) \simeq 0.03$。这样的未来…
2022-10-31 astro-ph.CO hep-ph
Probing the primordial Universe from the low-multipole CMB data
由于大角度尺度下宇宙微波背景(CMB)的温度起伏探测了光子退耦时超视界尺度的长度尺度,因而对微物理过程不敏感,因此低多极CMB数据被认为是对原始宇宙物理的一个很好的探测。在这封信中,我们将仅使用低多极CMB数据来约束具有张量扰动的基本$Λ$ CDM模型中的宇宙学参数,包括宇宙河外偏振背景成像(B2),Planck在2013年发布的(P13)和威尔金森微波各向异性探测器9年数据(W9)。我们发现,红色倾斜的功率谱的遗迹引力波是兼容的数据,但蓝色倾斜的功率谱的标量扰动的大尺度上是首选在$2σ$的置信水平。
2014-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Probing the BSM physics with CMB precision cosmology: an application to supersymmetry
在BBN之前的宇宙历史是由粒子物理学的标准模型(BSM)之外的物理学高度决定的,并且它在观测上受到很差的约束。正在进行的和未来的CMB观测值的精确测量可以为我们提供有关前BBN时代的重要信息,因此可能会测试不同BSM场景的宇宙学预测。超对称性是一个特别有动机的BSM理论,通常情况下,不同的超对称性破缺方案需要不同的宇宙历史,具有特定的再加热温度或低熵产生,以便在宇宙学上可行。在本文中,我们量化的影响可能的替代宇宙历史的$n_s$和$r$ CMB观测值假设一个通用的非热阶段后,宇宙暴胀。我们分析了TeV,特别是多TeV的超对称性破缺计划假设中性子和引力子暗物质的情况下。我们补充我们的分析考虑Starobinsky $R^2$通货膨胀模型来验证改进的CMB预测,早期宇宙宇宙演化的统一描述产生。我们的分析强调了CMB精确测量的重要性,在某种程度上,可以看作是对超对称性或其他BSM理论的实验室实验研究的补充。
2018-03-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing higher-spin fields from inflation with higher-order statistics of the CMB
我们调查的程度,宇宙微波背景(CMB)可以用来约束原始的非高斯性来自存在的自旋粒子耦合到暴胀子。我们计算了具有自旋$s$和一般质量的粒子交换所产生的$\langle TTT \rangle$和$\langle TTTT \rangle$关联函数,以及相应的宇宙方差限制CMB实验的信噪比。我们表明,已经与\emph{Planck}数据可以提高这些原始模板的振幅的理论界限的数量级。我们特别强调这样一个事实,即三谱可能是相当大的,即使双谱不是,使其成为一个主要的观察,以探索粒子的内容在通货膨胀。
2020-01-08 astro-ph.CO
Probing non-Gaussianities in the CMB on an incomplete sky using surrogates
我们证明了通过基于傅立叶的方法为不完整的数据集生成代理的可行性。这是为CMB分析的情况下进行的,其中天体物理前景发射,主要存在于银河平面,是一个重大挑战。现在,通过将球谐函数变换成在切割天空上正交的一组新的基函数,可以实现用于生成代理的傅立叶相位的洗牌。结果表明,即使去掉完整的银道面(|b| < 30°),仍能检测到以前几次研究中发现的CMB中的非高斯性和半球不对称性。我们的结论是,银河平面不可能是这些异常的主要来源。结果指向违反统计各向同性。
2012-07-13 astro-ph.CO
Probing CMB Cold Spot through Local Minkowski Functionals
WMAP和普朗克任务都报告了CMB地图上以银河系坐标($l=209^{\circ}$,$b=-57^{\circ}$)为中心的极冷点(CS)。本文通过定义局部Minkowski函数来研究CS的局部非高斯性。我们发现第三类Minkowski函数$ν_2$对CS引起的非高斯性非常敏感。在$R\sim10^{\circ}$尺度下,WMAP CS与随机高斯模拟结果相比,偏离高斯性的置信度超过99%。同时,我们发现,宇宙纹理提供了一个很好的解释,这些异常相关的WMAP CS,这可以进一步检验未来的偏振数据。
2015-10-18 astro-ph.CO
Probing Cosmological Particle Production and Pairwise Hotspots with Deep Neural Networks
质量远大于膨胀哈勃尺度$H_I$的粒子,可以在膨胀过程中非膨胀地成对产生。由于它们的大质量,产生的粒子修改了它们位置周围的曲率扰动。这些局域扰动最终会在宇宙微波背景(CMB)上产生局域特征,特别是成对热点(PHS)。在这项工作中,我们表明,卷积神经网络(CNN)提供了一个强大的工具,用于识别PHS的CMB。虽然对于给定的热点轮廓,传统的匹配滤波器分析已知是最佳的,但神经网络学习有效地检测粒子产生的现实模型中可能出现的各种形状。考虑到一个理想化的情况下,占主导地位的背景的PHS信号来自标准的CMB波动,我们表明,一个CNN可以隔离PHS与$\mathcal{O}(10)\%$效率,即使热点温度是$\mathcal{O}(10)$倍小于平均CMB波动。总的来说,CNN搜索对重粒子质量$M_0/H_I=\mathcal{O}(200)$敏感,并且构成了非常高能量粒子物理学的独特探针之一。
2023-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Probing primordial features with the primary CMB
CMB光子从最后一个散射表面(当主CMB已经产生时)沿着光锥的表面传播到我们。在他们的旅行中,他们受到许多次级效应的影响,如集成的萨克斯-沃尔夫效应和CMB透镜。这些CMB次级效应修改CMB初级功率谱,增加简并并降低对原始参数的敏感性。重建原始CMB各向异性的可能性将使我们能够有更直接的观测来测试早期宇宙的物理学。我们建议研究的原始功率谱与主CMB减去重建的ISW信号从所观察到的CMB温度角功率谱的特征的印记。我们认为,应用程序的功能模型能够适应两个大尺度的异常观察到的CMB温度角功率谱:在$\ell \sim 2$和$\ell \sim 22$的赤字的功率。该方法允许显著改善对特征参数的约束,对于预测四极杆功率抑制的模型,最高可达$16\%$,对于具有$\ell \sim 22$特征的模型,最高可达$27\%$,假设仪器灵敏度类似于$Planck$卫星(取决于ISW重建的良好性)。此外,它还提供了了解这些异常现象是否归因于早期或晚期物理学的机会。
2019-03-08 astro-ph.CO
Probing pre-Recombination Physics by the Cross-Correlation of Stochastic Gravitational Waves and CMB Anisotropies
研究了预复合物理对引力子通过大尺度密度微扰传播引起的随机引力波背景各向异性的影响及其与宇宙微波背景(CMB)温度和E模偏振的互相关.作为早期宇宙扩展的$Λ$ CDM模型的例子,我们考虑流行的模型具有额外的相对论自由度,一个无质量的非最小耦合标量场,和早期暗能量组件。假设探测到SGWB,我们进行Fisher分析,以定量的方式评估未来的引力波干涉仪(GWI)的能力,结合未来的大规模CMB偏振实验来约束这种变化。我们的研究结果表明,CMB和SGWB各向异性的互相关将有助于收紧与CMB单独获得的约束,与改进,显着依赖于特定的模型,以及最大角分辨率$\ell_{\rm max}^{\rm GW}$的GWI,其设计的灵敏度,和幅度$A_*$的SGWB的反射。
2022-06-16 astro-ph.CO
Probing cosmic birefringence with polarized Sunyaev-Zel'dovich tomography
如果暗能量和/或暗物质背后的物理违反了标准宇宙学范式中假设的宇称对称性,则宇宙微波背景(CMB)光子的线性偏振可以由于它们与暗扇区的耦合而旋转。最近的3个$σ$暗示了CMB偏振的EB光谱中的“宇宙双折射”,这促使我们追求新的方向来独立验证和表征信号。在这里,我们探讨的前景探测宇宙双折射的小尺度波动的CMB使用偏振Sunyaev-Zel 'dovich(pSZ)断层扫描。我们发现,pSZ可以用来推断宇宙双折射的红移依赖性,也有助于校准仪器的偏振方向。为了说明前景,我们表明,pSZ断层扫描可以探测类轴子暗能量模型与质量$m_ϕ\lesssim 10^{-32}$ eV与$\mathcal{O}(0.1)$度之间的再电离和重组的旋转。
2022-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing the statistical properties of CMB $B$-mode polarization through Minkowski Functionals
磁型$B$模偏振的探测是未来宇宙微波背景(CMB)实验的主要目标。在标准模型中,$B$模式映射是一个强非高斯场,由于透镜组件。除了两点关联函数外,其他统计量对极化图信息的挖掘也很重要。本文利用Minkowski泛函研究了透镜$B$模式映射的形态学性质。我们发现,从高斯的偏差是非常显着的全天空和部分天空调查。作为分析的一个应用,我们研究了$B$模式图中前景残差的形态学印记。我们发现,即使是非常微小的前景残差,对地图的影响可以检测到的闵可夫斯基功能分析。因此,它提供了一个补充的方式来调查的前景污染的CMB研究。
2016-07-11 astro-ph.CO
Probing the Early Universe with the CMB Scalar, Vector and Tensor Bispectrum
虽然宇宙学观测表明种子场的涨落几乎是高斯的,但它们的场与高斯性的微小偏差的可能性被广泛讨论。从理论上讲,存在着许多暴胀的情况下,预测大的和特征的非高斯性的原始扰动。这些依赖于模型的非高斯性是宇宙微波背景(CMB)双谱的来源,因此,分析CMB双谱对于阐明早期宇宙的性质是非常重要和有吸引力的。目前,在标量微扰中保持转动和宇称不变性的原始非高斯性对CMB双谱的影响已经得到了很好的研究。然而,对于一个复杂的治疗,CMB双谱产生的非高斯,这源于矢量和张量模式扰动,包括违反旋转或奇偶不变性,从来没有被认为是在尽管这个信息的重要性。本文在已有研究的基础上,给出了非高斯性引起的CMB双谱的一般形式,不仅包括标量模扰动,而且包括矢量模和张量模扰动。应用这种形式主义,我们计算的CMB双谱从两个标量和引力子的相关性,并从原始磁场,然后我们概述了这些振幅的新的约束。此外,这种形式主义可以很容易地扩展到旋转或宇称不变性被打破的情况下。我们还计算了具有优先方向的曲率扰动的非高斯性和宇称违反Weyl三次项引起的引力子非高斯性的CMB双谱。我们还提出了一些独特的影响,违反这些不变性的CMB双谱。
2013-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing light relics through cosmic dawn
研究表明,将SKA等宇宙黎明21厘米巡测与CMB-S4等实验结合,可显著提升$N_{\rm eff}$约束,从而探测多种轻粒子模型。
2024-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Probing Cosmic Strings with Satellite CMB measurements
本文研究了在目前高分辨率、高灵敏度的宇宙微波背景(CMB)观测中寻找宇宙弦信号模式的问题。本文讨论了一种能够在总强度各向异性图中识别Kaiser-Stebbins效应签名的技术,并表明产生混淆的最大因素是由与重组时的视界大小相当的尺度的声学振荡特征表示的。仿真结果表明,纯高斯映射的零信号的分布收敛到$χ^2$分布,与检测阈值对应的字符串感应阶跃信号的幅度约为100 $\muK$,对应于大致$Gμ< 1.5\times 10^{-6}$的限制。我们研究了由银河系外和银河系前景引起的虚假探测的统计数据。对于弥漫的银河前景,这是污染的主要来源,我们得到的天空面具概述了可用区域的天空中的银河混乱是次主导的,专门我们的分析所代表的情况下的频率覆盖范围和标称灵敏度和分辨率的普朗克实验。
2010-08-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Neutrinos from Planck and Forthcoming Galaxy Redshift Surveys
我们调查有多少中微子属性的约束可以改善相结合的CMB,光度和光谱星系红移调查,其中包括CMB透镜,星系透镜层析成像,星系集群和红移空间畸变观测。我们特别注意中微子质量的约束,鉴于即将到来的红移调查,如欧几里德卫星和LSST调查以及普朗克CMB透镜测量。将角功率谱的横模信息和光谱测量的纵模信息与红移空间畸变测量相结合,可以确定中微子的总质量,其投影误差为O(0.02)eV。我们的分析固定的中微子物种之间的质量分裂是一致的中微子振荡的数据,我们相应地研究我们的参数估计的最小中微子质量的敏感性。如果中微子的最小质量< 0.005 eV,并考虑到1-σ的不确定性,那么中微子总质量的宇宙学测量可以区分正常和颠倒的质量等级。
2013-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Probing early-universe phase transitions with CMB spectral distortions
早期宇宙中的全局破缺相变可以产生导致度规扰动的标度种子网络。这些度规扰动所产生的光子-重子等离子体中的声波,当被Silk阻尼时,会产生宇宙微波背景(CMB)的光谱畸变。在这项工作中,由于缩放种子网络的化学势失真($μ$)的计算和伴随的康普顿$y$型失真估计。选择的特定模型是用于$N\gg 1$的$O(N)$非线性$σ$模型,但是对于其他缩放种子,结果保持相同的数量级。如果CMB对$O(N)$模型的各向异性约束饱和,则产生的化学势畸变为$μ\lesssim 2\times 10^{-9}$。
2014-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing CPT Violation with CMB Polarization Measurements
由具有非零$p_μ$的Chern-Simons项$\mathcal{L}_{cs}\sim p_μA_ν\tilde F^{μν}$修改的电动力学违反{ \it电荷-宇称-时间反射}对称性(CPT)并且旋转传播的{ \it宇宙微波背景}(CMB)光子的线偏振。在本文中,我们测量的旋转角$Δα$进行全球分析当前CMB偏振测量从{ \it七年威尔金森微波各向异性探针}(WMAP 7),{ \it BOOMERAN 2003}(B 03),BICEP和QUaD使用马尔可夫链蒙特卡罗方法。忽略这些实验的系统误差,我们发现WMAP 7,B 03和BICEP的结果都是一致的,它们的组合给出了$Δα=-2.33\pm0.72~{\rm deg}~(68\%~C.L.)$,表明$3\,σ$检测到CPT破坏。单独的QUaD数据给出了$Δα=0.59\pm0.42~{\rm deg}~(68\%~C.L.)$,与从WMAP 7、B 03和BICEP获得的数据相比,其具有中心值的相反符号和更小的误差条。当结合所有的偏振数据在一起,我们发现$Δα=-0.04\pm0.35~{\rm deg}~(68\%~C.L.)$,显着改善了以前的约束$Δα$和测试的有效性的基本CPT对称性在更高的水平。
2010-05-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Probing gravity with a joint analysis of galaxy and CMB lensing and SDSS spectroscopy
我们目前的测量$E_G$,从大尺度结构的重力探测器,使用BOSS LOWZ和CMASS光谱样品,从SDSS(星系透镜)和普朗克(CMB透镜)的透镜测量。使用SDSS透镜和BOSS LOWZ样本,我们测量了$\langle{E_G}\rangle=0.40^{+0.05}_{-0.04}$(统计)、$\pm 0.026$(系统),与普朗克$Λ$ CDM模型的预测值$E_G=0.46$一致。使用CMB透镜,我们测量了LOWZ的$\langle{E_G}\rangle=0.46^{+0.08}_{-0.09}$(统计学上与星系透镜和普朗克预测一致)和CMASS样本的$\langle{E_G}\rangle=0.39^{+0.05}_{-0.05}$(统计学上与普朗克预测的$E_G=0.40$一致)。我们还研究了$E_G$的红移演化通过分裂的LOWZ样本为两个样本的基础上的红移,与模型预测的结果是一致的。我们估计上述$\langle{E_G}\rangle$数的系统不确定性为$\sim 6$ %(当使用星系-星系透镜)或$\sim 3$ %(当使用CMB透镜),次显性引用的统计误差。这些系统误差预算分别由星系-星系透镜效应的观测系统学和理论模型的不确定性决定。我们不估计星系-宇宙微波背景辐射透镜互相关的观测系统性。
2018-11-14 astro-ph.CO
Probing the Running of Primordial Bispectrum and Trispectrum using CMB Spectral Distortions
我们计算了高阶密度相关函数的运行对CMB谱失真(SD)的两个点函数的影响。我们发现,有一定程度的运行增强了所有的SD的几个数量级,这可能使他们更容易检测。取一个合理的范围为$ |n_{f_{NL}} |\lesssim 1.1$和$f_{NL} = 5$,我们表明,对于PIXIE样实验,信噪比,$(S/N)_{i}$,提高到$\lesssim 4000$和$\lesssim 10$ $μT$和$yT$对$n_{f_{NL}}$的上限。此外,假设$ |n_{τ_{NL}}|< 1$和$τ_{NL} = 10^3$,$(S/N)_{i}$分别增加到$μμ$、$μy$和$yy$的$\lesssim 8\times 10^{6}$、$\lesssim 10^4$和$\lesssim 18$。因此,CMB谱畸变在不久的将来可以成为高阶相关函数运行的直接探针。
2019-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Time-Dependent Physics with Phase-Folding CMB Maps
针对时分CMB地图分析受制图步长限制、仅能探测低频时变宇宙学信号的问题,本文提出相位折叠制图框架,将CMB探测频率范围拓展七个数量级至百赫兹量级,可支撑随机引力波背景、类轴子信号的定向搜寻。
2025-11-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing the Cosmological Principle with CMB lensing and cosmic shear
University of the Western Cape(西开普敦大学);National Institute for Theoretical & Computational Sciences(理论与计算科学国家研究所);Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, CNRS & Université de Montpellier(蒙彼利埃宇宙与粒子实验室,法国国家科学研究中心与蒙彼利埃大学);Queen Mary University of London(伦敦玛丽女王大学);Université de Genève(日内瓦大学)
本文通过CMB透镜效应和宇宙shear交叉相关性探测晚期时间各向异性,利用层析成像和E-B交叉相关性提高检测能力。
2025-11-14 astro-ph.CO
Directly Probing Neutrino Interactions through CMB Phase Shift Measurements
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);University of Notre Dame(圣母大学)
研究通过CMB各向异性中的声学振荡相位移,探测中微子相互作用,发现相位移形式与自由流模型一致,仅幅度随相互作用强度变化,利用Planck等数据约束中微子脱耦红移。
2026-03-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing foreground residuals in cleaned CMB temperature maps from Planck
本文分析了Planck PR4清洗后的CMB图,利用局部互相关系数统计方法探测银河系掩模外的前景残留,并基于模拟结果推导出补充掩模以进一步改善银河系掩模的作用。
2025-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Primordial Gravitational Waves: Ali CMB Polarization Telescope
本文介绍了由美国高能物理研究所牵头、国内多家单位参与的中美合作项目--阿里CMB偏振望远镜(AliCPT)的概况。这是我国第一个地基宇宙微波背景极化实验,也是我国引力波计划的重要组成部分。AliCPT项目的主要科学目标是探测起源于极早期宇宙的原始引力波(PGW)。AliCPT项目包括两个阶段。第一阶段称为AliCPT-1,是在西藏阿里地区建造一台海拔5,250米的望远镜。一旦建成,它将成为世界上最高的地面CMB天文台,并为北半球的PGW探测打开一个新的窗口。AliCPT-1望远镜设计有大约7,000个90 GHz和150 GHz的TES探测器。第二阶段是拥有一个更灵敏的望远镜(AliCPT-2),探测器数量超过20,000个。我们的模拟结果表明,AliCPT将改善目前的张量标量比$r$的一个数量级的观测。除了PGW之外,AliCPT还可以精确测量CMB旋转角度,并提供CPT对称性的精确测试。结果表明,三年的观测将使电流极限提高两个数量级.
2018-02-13 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Probing Gravitational Lensing of the CMB with SDSS-IV Quasars
研究了普朗克CMB透镜会聚图与斯隆数字巡天(SDSS)IV观测到的eBOSS类星体在红移范围$0.9 < z < 2.2$内的过密度之间的互相关。在$5.4 σ$意义下,我们探测到了CMB透镜会聚类星体互功率谱。交叉功率谱提供了一个类星体聚类偏差的测量,预计是特别强大的系统效应。类星体样品的红移分布有一个中值红移$z \approx 1.55$和一个约为$1.51$的有效红移。类星体样本的最佳拟合偏差是$b_q = 2.43 \pm 0.45$,对应于主晕质量$\log_{10}\left( \frac{M}{h^{-1} M_\odot} \right) = 12.54^{+0.25}_{-0.36}$。这与先前关于类星体具有类似红移范围和选择的文献大致一致。由于我们对偏差的约束来自类星体和CMB透镜之间的互相关,我们预计它对可能污染类星体自相关性的各种可能的系统效应具有鲁棒性。我们检查了一些系统的影响,从CMB透镜和类星体的过密度,并发现所有的系统是一致的$2 σ$内的零。目前,这些数据对偏差的可能尺度依赖性并不敏感,但我们预计,随着类星体数量的增加(在未来的调查中,如DESI),很可能会对偏差的尺度依赖性产生强有力的约束。
2019-02-21 astro-ph.CO
Probing interacting dark sector models with future weak lensing-informed galaxy cluster abundance constraints from SPT-3G and CMB-S4
本文通过SPT-3G和CMB-S4星系团丰度模拟数据结合下一代弱透镜质量校准,预测了区分暗物质-暗辐射相互作用模型与ΛCDM的能力,并约束暗辐射温度和S8参数。
2023-12-29 astro-ph.CO hep-ph
Probing features in the primordial perturbation spectrum with large-scale structure data
尽管宇宙微波背景(CMB)数据提供了大量的信息,但宇宙标量(物质密度)扰动的原初功率谱(PPS)的形式还没有得到令人满意的约束。虽然PPS的光滑幂律形式与CMB数据一致,但一些在大尺度上具有小的非光滑特征的PPS也可以用类似的统计证据拟合CMB温度和极化数据。未来的宇宙微波背景辐射巡天无法帮助区分所有这些模型,因为在大的角尺度上宇宙的变化。在本文中,我们研究了如何区分PPS的这些特征形式,否则使用CMB数据无法区分。我们对这些模型进行了15次N体类神经网络模拟来探索这种方法。显示,统计,如晕质量函数和两点关联函数是不能区分这些模型在一个类似的调查,我们主张避免减少问题的维数,证明了一个简单的三维计数细胞密度场可以更有效地用于模型区分的目的。
2018-09-20 astro-ph.CO
New Method for Probing Dark Energy using the Rees-Sciama Effect
积分的Sachs-Wolfe(ISW)效应为我们提供了引力势随时间演化的信息。利用宇宙微波背景(CMB)与大尺度结构(LSS)之间的互相关关系来提取ISW效应是一种很有前途的方法。与CMB相比,物质涨落可以非线性增长,这在引力势中表现出来。与线性ISW效应相比,这种非线性ISW效应(Rees-Sciama效应)表现出独特的行为,它将CMB与质量示踪剂之间的反相关互相关转变为正相关互相关。我们证明了这种翻转尺度对暗能量模型的依赖性,它可以作为研究暗能量模型的一种新方法。
2015-09-22 astro-ph.CO
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 gravity at large scales through CMB lensing
我们描述了一种方法来探测重力与宇宙微波背景(CMB)的透镜会聚$κ$,特别是通过测量$E_G$,与速度发散的引力标量位差的拉普拉斯的比率。使用CMB透镜代替星系-星系透镜避免了内在的对准,同时也缺乏对透镜红移的严格限制和源平面的显著不确定性。我们建立了广义相对论和修正引力下的$E_G$模型,发现由于增长率$f$的尺度依赖性,所以$f(R)$引力下的$E_G$应该是尺度依赖的。接下来,我们构建了一个估计$E_G$的银河系CMB透镜和星系团的角功率谱,随着RSD参数$β$。我们还预测统计误差$E_G$从目前的普朗克CMB透镜地图和光谱星系和类星体样本从斯隆数字巡天数据发布11,是9%的星系和8%的类星体时,包括在内。我们还发现,即将到来的光谱和测光调查,结合最终的普朗克透镜图,可以精确地测量的红移和尺度依赖的$E_G$的红移$z=2$和更高,与测光调查具有优势,由于其高的数密度。先进的ACTPol的透镜图将进一步提高$E_G$的灵敏度。最后,我们发现,先进的ACTPol交叉相关的光谱(光度)调查可以区分广义相对论和$f(R)$重力在$3σ$($13σ$)的水平。进行$E_G$的$<1$ %测量需要欧几里得或LSST的$β$的10%精度,目前可通过光谱测量实现,但仅通过光度测量难以实现。
2015-06-04 astro-ph.CO
Probing Scalar-Photon Coupling in the Early Universe: Implications for CMB Temperature and Anisotropies
针对哈勃张力问题,本研究拓展早期暗能量模型分析,探究标量-光子耦合对CMB温度-红移关系及各向异性的影响,发现其可引发温度关系偏离、移动声学峰,为协调宇宙学观测提供可检验机制。
2025-05-21 astro-ph.CO
Probing the Early History of Cosmic Reionization by Future Cosmic Microwave Background Experiments
宇宙再电离在宇宙微波背景(CMB)的温度和偏振各向异性上留下了自己的印记。CMB望远镜的进步已经对再电离的历史施加了重大的限制。由于不久的将来CMB望远镜的目标是最大的灵敏度,或仅受宇宙方差(CV)限制的观测,我们在此预测未来CMB观测在约束再电离历史方面的潜力。在这项研究中,我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析CV有限的E-模式偏振观测,如LiteBIRD(光卫星的研究B-模式偏振和膨胀从宇宙背景辐射探测),基于几种不同的方法,不同的方式采样再电离历史。我们特别关注于估计非常早期的历史,发生在红移$z>15$,这是量化的部分CMB光学深度由于自由电子在$z>15$,$τ_{z>15}$。我们发现,$τ_{z>15} \sim 0.008$的再电离,这是远远低于目前的上限$τ_{z>15} \sim 0.02$,是可以实现的再电离模型在早期阶段与minihalo的优势,并可以区分与$τ_{z>15} \lesssim 5\times 10^{-4}$通过CV有限的CMB偏振观测。然而,对$τ_{z>15}$的准确估计仍然有些难以捉摸。我们调查是否resscribe有限球谐模式的E模式偏振数据可以解决这个缺点。
2022-02-09 astro-ph.CO
Probing the Topology of the Early Universe using CMB Temperature and Polarization Anisotropies
本文通过Kaluza-Klein模型研究早期宇宙拓扑,探讨CMB温度与极化中的红外截断及偶奇宇称不平衡,并扩展至Planck和LiteBIRD极化数据。
2025-09-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing Dark Relativistic Species and Their Interactions with Dark Matter through CMB and 21cm surveys
本研究结合21cm巡天与CMB数据,通过费雪矩阵分析探测暗辐射及暗辐射-暗物质相互作用,发现21cm观测可大幅提升相互作用率探测灵敏度,二者互补可探索解释$S_8$张力的参数空间。
2025-01-18 astro-ph.CO
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 the Supersymmetric Inflaton and Dark Matter link via the CMB, LHC and XENON1T experiments
原始暴胀稀释了所有物质,除了我们在宇宙微波背景(CMB)辐射中看到的量子涨落。因此,暴胀的最后阶段必须嵌入在一个超越标准模型(SM)的扇区中,在那里暴胀子可以直接激发SM夸克和轻子。在本文中,我们考虑两个暴胀子候选人LLe和udd,其衰变可以自然地激发所有相关的自由度,除了热化最轻的超对称粒子(LSP)期间和再加热后。特别是,我们提出的区域的参数空间,可以产生成功的通货膨胀与正确的温度各向异性的CMB,所观察到的遗物密度的中性伴子LSP,和最近的希格斯质量约束LHC内的MSSM与非通用希格斯质量-被称为NUHM 2模型。我们发现,在大多数情况下,LSP似乎发生了强烈的质量简并,其中次轻的LSP(NLSP)和分支比B_s -> mu^+ mu^-非常接近目前的界限,从而导致可证伪的预测。此外,暗物质与氙原子核的相互作用也将落在氙1 T实验的预计范围内。在LHC的低尺度超对称性的正信号的情况下,人们将能够潜在地通过使用Stau,Stop和中性伴子的质量的相关值来确定暴胀子质量。
2013-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Probing CMB Secondary Anisotropies through Minkowski Functionals
对宇宙微波背景(CMB)各向异性的次级贡献,如积分萨克斯-沃尔夫(ISW)效应、热Sunyaev-Zel'dovich效应(tSZ)和引力透镜效应,具有独特的非高斯特征,因此完整的描述需要超出其功率谱的信息。在本文中,我们使用最近推出的斜谱与闵可夫斯基泛函(MF)探测CMB映射的拓扑结构,探测作为光束平滑的函数,以分离各种贡献的二次非高斯性。我们设计的估计,这些光谱中存在一个现实的观测面具和目前的表达式作为工具噪声的函数,他们的协方差。具体的结果是来自混合ISW透镜和tSZ透镜双谱以及污染由于点源的噪声水平,对应于普朗克(143 GHz通道)和EPIC(150 GHz通道)的实验。单点广义偏度参数的累积信噪比$S/N$可以达到Planck的${\cal O}(10)$的一个数量级,EPIC的高两个数量级,即${\cal O}(10^3)$。我们还发现,这三个光谱偏谱相关,具有相关系数$r \sim 0.5-1.0$ ;更高的$l$模式更强的相关性。虽然$S/N$的值随着噪声的降低而增加,但是确定MF的偏斜谱的三元组变得更加相关;与频率清洁的tSZ图相比,透镜诱导的偏斜谱的$S/N$比率更小。
2012-07-26 astro-ph.CO
Probing galaxy bias and intergalactic gas pressure with KiDS Galaxies-tSZ-CMB lensing cross-correlations
我们约束的气体压力偏置$\left\langle b_{y} P_{\mathrm{e}}\right\rangle$(偏置加权平均电子压力),这是星系际气体的热力学特征的红移依赖,通过星系位置和热Sunyaev-Zeldovich(tSZ)效应之间的交叉相关性,以及星系的位置和引力透镜的宇宙微波背景(CMB)的组合。星系样本来自Kilo-Degree Survey(KiDS)的第四次数据发布。tSZ $y$图和CMB透镜图分别来自{ \textit{Planck} } 2015年和2018年的数据发布。用$z\lesssim1$在五个红移仓中进行测量。通过这些测量,结合星系tSZ和星系CMB透镜交叉相关,使我们能够打破星系偏差和气体压力偏差之间的简并性,从而同时约束它们。在所有的红移仓中,$\bpe$的最佳拟合值都在$\sim 0.3\, \mathrm{meV/cm^3}$的水平上,并随着红移而略有增加。星系的偏置在所有的红移区间都是一致的。我们的结果是不敏感的非线性细节的互相关,这是平滑的{ \textit{Planck} }梁。我们的测量结果与以前的测量结果以及理论预测一致。我们还表明,我们的结论并没有改变时,CMB透镜被星系透镜,这表明的一致性的两个透镜信号,尽管其根本不同的红移范围。这项研究表明,使用CMB透镜校准星系分布,使星系分布可以作为一个质量代理,而不依赖于精确…
2021-05-18 astro-ph.CO
Probing frequency-dependent half-wave plate systematics for CMB experiments with full-sky beam convolution simulations
利用全天空时域束流卷积模拟研究了半波片对宇宙微波背景(CMB)实验的系统效应。使用基准星载双透镜折射望远镜的光学模型,我们研究了不同的HWP配置优化的二向色探测器集中在95和150 GHz的影响原始B模式偏振的重建。我们特别注意可能的偏差所产生的频率依赖的HWP非理想的相互作用与偏振的银河尘埃排放和HWP和仪器光束之间的相互作用。为了产生这些模拟,我们扩展了公开可用的beamconv代码的功能。据我们所知,我们产生了第一个时域模拟,包括HWP非理想性和现实的全天空波束卷积。我们的分析表明,某些消色差HWP配置产生显着的系统偏振角偏移,不同的天空组件与不同的频率依赖性。我们的分析还表明,一旦我们考虑到与HWP的相互作用,具有不可忽略的交叉极化和旁瓣的现实波束模型将导致显着的B模式残差,在某些情况下必须广泛建模。
2020-12-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing the Physics of Reionization Using kSZ Power Spectrum from Current and Upcoming CMB Surveys
本研究利用Cross-ILC前景减除技术,结合当前及未来CMB巡天的kSZ功率谱测量,可在无τ先验下严格约束再电离参数,结合LiteBIRD数据能实现对再电离中点和持续时间的高精度CMB测量,凸显宽多极kSZ探测的重要性。
2024-03-12 astro-ph.CO
Probing String-Theory-Inspired Topologies of the Early Universe through CMB Temperature and Polarization Anisotropies
National Technical University of Athens(雅典国立技术大学);King’s College London(伦敦国王学院);Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-University of Valencia(瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所(IFIC));University of Valencia(瓦伦西亚大学)
本文研究了通过CMB温度和偏振各向异性探测早期宇宙拓扑结构的问题,利用大角尺度的两点相关函数分析非平凡空间拓扑的遗迹,并探讨了六维空间在GUT时期紧致化对CMB原始功率谱的影响。
2026-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Modified Gravity with Integrated Sachs-Wolfe CMB and Galaxy Cross-correlations
利用积分萨克斯-沃尔夫(ISW)效应在宇宙微波背景(CMB)、温度各向异性和星系涨落中的互相关功率谱,探讨了宇宙晚期加速的物理机制.为此,我们专注于三个模型的暗能量,属于一个子类的Horndeski理论与重力的速度相当于光:伽利略幽灵凝聚(GGC),广义立方协变伽利略(GCCG),和K-mouflage。在GGC和GCCG模型中,由于存在n阶标量自相互作用,有可能实现负的ISW-星系互相关,而K-模型预测的是与$Λ$ -冷暗物质(LCDM)模型相似的正相关。在我们的分析中,我们将每个模型的参数固定到它们的最佳拟合值,这些最佳拟合值来自于CMB、重子声学振荡和Ia型超新星的观测数据的基线似然分析。然后,我们将这些最佳拟合模型拟合到从光度红移测量集合中提取的ISW-星系互相关功率谱。我们发现GGC和GCCG最佳拟合模型与LCDM最佳拟合模型相比降低了对ISW-星系互相关数据的拟合。这是由于这样一个事实,即,对于他们的最佳拟合值约束的基线似然,的三阶标量自相互作用引起抑制ISW尾巴相对于$Λ$ CDM。K-mouflage最佳拟合模型与LCDM最佳拟合模型在很大程度上退化,并且具有接近LCDM的正相关ISW星系功率。
2022-09-06 astro-ph.CO
Probing the Weak Gravity Conjecture in the Cosmic Microwave Background
弱引力猜想对自然暴胀施加了严格的限制。一个trans-Planckian轴子衰变常数只能实现,如果潜在的表现出额外的(次显性)调制与次普朗克周期。由此产生的摆动在轴子潜在产生的特征调制的标量功率谱的膨胀,这是对数的角度尺度。用普朗克和BICEP/Keck的最新宇宙微波背景(CMB)数据检验了这种调制的兼容性。有趣的是,我们发现调制完全解决了自然通货膨胀与CMB的紧张关系。贝叶斯模型的比较表明,调制的自然暴胀描述所有现有的数据同样好的宇宙学标准模型$Λ$ CDM。此外,张量与标量比r > 0.002的界限与标量功率谱的显著小尺度抑制相关。未来的CMB实验可以直接探测调制,通过提高对较小角度尺度的灵敏度,并可能测量光谱失真。因此,他们可以验证弱引力猜想的一个关键预测,并为量子引力理论提供引人注目的新见解。
2019-11-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Cosmology through Higher-Order CMB Lensing Statistics
Columbia University(哥伦比亚大学);Institute of Science and Technology Austria (ISTA)(奥地利科学技术研究所)
通过高阶CMB透镜统计量,研究其在宇宙学约束中的补充作用,发现Minkowski函数和峰值计数显著降低Ωm、As和Mν的不确定性。
2026-03-12 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
Probing Modified Gravity Theories with ISW and CMB Lensing
我们使用优化的偏斜光谱以及与闵可夫斯基泛函(MF)相关的偏斜光谱来测试使用集成萨克斯-沃尔夫效应(ISW)的互相关和宇宙微波背景辐射(CMB)的透镜效应来检测偏离广义相对论(GR)的引力理论的可能性。我们发现,虽然这两个统计可以把修改的重力约束,优化的斜谱是特别敏感的参数$\rm B_0$,表示的{ \em康普顿波长}的标量在目前的时代。我们研究了三种改进的引力理论,即:后参数化弗里德曼(PPF)形式主义;胡-萨维奇(HS)模型;和Bertschinger-Zukin(BZ)形式主义。采用一个类似于欧空局的普朗克任务的实验装置的可能性分析,我们发现,假设GR是正确的模型,我们希望从第一个两个偏斜光谱,$S_{\ell}^{(0)}$和$S_{\ell}^{(1)}$的约束,是相同的:$\rm B_0<0.45$在$95%$置信水平(CL),和$\rm B_0<0.67$在$99%$ CL在BZ模型。第三个偏斜谱没有给出任何有意义的约束。我们发现,最佳的斜谱提供了更强大的约束,给出$\rm B_0<0.071$在$95%$ CL和$\rm B_0<0.15$在$99%$ CL,这是本质上相同的,可以实现使用全双谱。
2014-05-06 astro-ph.CO
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
Probing the Small Scale Matter Power Spectrum through Dark Matter Annihilation in the Early Universe
最近对宇宙微波背景(CMB)各向异性和星系、星系团和Lyman Alpha森林分布的观测,限制了k < few h/Mpc大尺度物质涨落功率谱的形状。我们探索了一种新的技术,以限制在较小的尺度上的物质功率谱,假设暗物质是一个弱相互作用的大质量粒子(WIMP),在早期的时代湮灭。由暗物质湮灭释放的能量可以改变CMB温度波动的光谱,因此CMB实验如普朗克已经能够限制量f<sigma v>/m < 1/88皮巴c / GeV,其中f是被气体吸收的能量的分数,<sigma v>是湮灭率假设常数,并且m是粒子质量。在大尺度k < k_p时,我们假设P_p(k)~ k^{n_s}是标准的标度不变的原始物质功率谱,而在小尺度时,我们采用P_p(k)~ k_p^{n_s}(k/k_p)^{m_s}的修正的功率律。然后,我们的目标是推导出对m_s的约束。当m_s > n_s时,特别是在高红移处,过量的小尺度功率导致大量的非线性小质量晕。这些光环中的暗物质湮灭释放出足够的能量来部分电离气体,从而改变宇宙微波背景辐射波动的光谱。我们表明,最近的普朗克数据已经可以用来限制小尺度上的功率谱。对于一个简单的模型,其NFW剖面具有晕浓度参数c_200 = 5和f<sigma v>/ m = 1/100 picobarn c / GeV,我们可以在95%的置信水平下限制质量方差sigma_{ma…
2015-03-11 astro-ph.CO hep-ph