Primordial Trispectrum from Isocurvature Fluctuations
我们研究非高斯产生的绝热和等曲率原始扰动。我们首先得到，在一个非常一般的设置，非线性扰动，高达三阶，对于任意数量的宇宙流体，通过一个或几个衰变过渡。然后，我们将这种形式主义的混合曲率和暴胀模型，允许几个衰变通道。我们计算的绝热和等曲率扰动，这是相关的一般双谱和三谱的各种贡献。通过调查一些混合衰变的情况下，我们表明，显着的非高斯绝热和isocurvature类型可以产生不冲突，目前isocurvature约束从功率谱。特别是，我们发现的情况下，非高斯的isocurvature原产地可以支配其绝热对应，无论是在双谱和三谱。
2010-12-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational waves from dark matter isocurvature
大尺度上的原始涨落是绝热的，但在较小尺度上则不一定如此。在这里，我们推导出一般的分析框架来计算小尺度上的原始冷暗物质等曲率起伏诱导的随机引力波背景。我们发现，大的等曲率波动可以产生一个可观察到的引力波信号，与绝热扰动引起的频谱不同，我们第一次提供了精确的解析表达式的内核计算这个信号所必需的。然后，我们预测了未来的引力波探测器的约束力在小尺度上的暗物质等曲率，并发现他们将显着改善现有的限制。
2022-03-21 astro-ph.CO gr-qc
Can we distinguish the adiabatic fluctuations and isocurvature fluctuations with pulsar timing arrays?
本研究利用最新NANOGrav数据，通过贝叶斯模型比较评估脉冲星计时阵列能否区分原初等曲率与绝热扰动，发现现有数据无法确凿区分，需增强观测能力。
2025-02-04 astro-ph.CO gr-qc
Warm Dark Matter meets Cold Dark Matter Isocurvature
本文提出蓝倾斜冷暗物质等曲率扰动可放宽暖暗物质质量下限至600 eV，并通过N体模拟评估其对小尺度结构的影响。
2025-08-05 astro-ph.CO
A Scale-Dependent Power Asymmetry from Isocurvature Perturbations
如果在大角度尺度上观测到的宇宙微波背景（CMB）半球功率的不对称性是由于超视界曲率涨落引起的，那么最简单的模型预测原始密度涨落在所有较小的尺度上都应该是类似的不对称性。最近，高红移类星体的分布被用来限制k ~ 1.5h/Mpc尺度上的功率不对称性，并且发现功率不对称性振幅的上限是CMB中功率不对称性振幅的六分之一。我们表明，这是不可能产生的不对称性，通过改变的相对贡献的暴胀子和曲率的绝热功率谱的尺度依赖。相反，我们考虑曲率的情况下，曲率衰减后，暗物质冻结，从而产生等曲率扰动。如果曲率场中存在超视界涨落，那么这些扰动的均方根振幅将是不对称的，并且这种不对称在CMB中的大角度尺度上最为明显。我们发现，只有当曲率对总暗物质密度的贡献很小，但不为零时，才有可能在满足类星体约束的情况下在CMB中产生所观察到的不对称性。该模型还要求大部分原始能量来自暴胀子场的波动。未来对CMB的观测和分析将测试该模型，因为该模型产生的功率不对称具有特定的频谱，并且该模型要求当前等曲率功率的上限接近饱和。
2009-07-04 astro-ph.CO
Gauge Dependence of Gravitational Waves Induced by Primordial Isocurvature Fluctuations
本文研究原初等曲率涨落诱导的引力波在辐射主导和动能主导时期的规范依赖性，推导解析解并比较同步、牛顿和均匀曲率三种规范下的能量谱，发现同步规范按η^8、均匀曲率规范按η^4增长而牛顿规范收敛，揭示规范选择对计算结果和观测解释的重要性。
2025-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Axion Isocurvature and Magnetic Monopoles
我们提出了一个简单的机制来抑制轴子等曲率波动使用隐藏扇区磁单极子。这使得Peccei-Quinn标度与统一标度一致，并具有高标度膨胀。
2015-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Uncorrelated Compensated Isocurvature Perturbations from kSZ Tomography
补偿等曲率扰动（Compensated isocurvature perturbations，CIP）是一种相对密度扰动，其中重子密度涨落伴随着暗物质密度涨落，使得总物质密度不受扰动。如果在暴胀期间存在多个场，那么这些波动就可以产生，因此它们可以用来区分早期宇宙的不同模型。动力学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）层析成像允许重建物质的径向速度场作为红移的函数。这种技术可以用来重建总物质过密度场，独立于从大规模星系巡天获得的星系密度场。我们利用独立测量星系和物质过密度场的能力，基于两种测量的逐模式比较，构建了原始CIP振幅的最小方差估计。我们预测，对应于CMB-S4和VRO的配置将能够检测（在$2σ$处）与$A\simeq 5\times 10^{-9}$一样小的CIP幅度$A$（对于标度不变功率谱）。类似地，对应于SO和DESI的配置将对CIP幅度$A\simeq 1\times 10^{-7}$敏感。这些值将与当前约束$A \leq {\cal O}(0.01)$进行比较。
2023-01-29 astro-ph.CO
Refined Study of Isocurvature Fluctuations in the Curvaton Scenario
我们重新审视的曲率模型中的暗物质等曲率扰动的产生更详细，无论是分析和数值。作为具体的例子，我们调查的情况下，热解耦的暗物质和轴子暗物质。我们表明，曲率的衰减所产生的辐射，这还没有考虑到在以前的分析研究，可以显着影响等曲率扰动的幅度。特别是，我们发现，即使暗物质冻结（或轴子暗物质的轴子振荡的开始）发生在曲率衰变之前，它们也会受到极大的抑制，前提是冻结发生在曲率主导的宇宙深处。因此，我们表明，目前的观测等曲率曲率的曲率参数的限制是不严重的，通常认为。
2017-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lensing Bias to CMB Polarization Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动是重子和暗物质密度的相反空间涨落。它们出现在弯曲子模型和一些重子生成模型中。虽然重子涨落的引力效应被DM的引力效应所补偿，在一阶时对宇宙微波背景（CMB）没有可观测到的影响，但它们在复合时调制了声视界，从而使不同多极子的CMB各向异性相关联。因此，可以使用类似于引力透镜的CMB检测的二次估计器来重建CIP。然而，由于这些相似之处，CIP估计量存在偏差，必须减去透镜贡献。这些透镜的贡献CMB偏振测量的CIP被发现大致三倍的噪声功率的总CIP估计大规模。另外，温度交叉功率和$E$模偏振分别受到透镜-ISW（integratedSachs-Wolfe）关联和再电离-透镜关联的影响。对于测量多极$l_{\max} = 2500$的宇宙方差限制（CVL）温度和偏振实验，透镜噪声将检测阈值提高了1.5倍，从而使曲率模型中最大CIP信号的$2.7σ$检测成为可能。
2017-08-03 astro-ph.CO
Isocurvature forecast in the anthropic axion window
我们探讨了宇宙学对等曲率波动幅度的敏感性，这种波动是由“人择窗口”中的轴子引起的，在“人择窗口”中，轴子衰减常数f_a >> 10^12 GeV，初始失准角θ_i << 1。在一个最小的Lambda-CDM宇宙学中，扩展了次主导尺度不变的等曲率波动，现有的数据将等曲率分数限制在95% C. L.时的α < 0.09。如果没有信号出现，普朗克可以将这一限制提高到0.042，而最终的CMB探测器仅受温度和E偏振的宇宙变化的限制，可以达到0.017，比目前的极限高出约5倍。在f_a和H_I（暴胀期间的哈勃参数）的参数空间中，我们确定了一个小区域，在这个区域中轴子的探测仍然在现实宇宙学探测的范围之内。
2009-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on moduli cosmology from the production of dark matter and baryon isocurvature fluctuations
我们设定的约束模量宇宙学的生产暗物质-辐射和重子-辐射等曲率波动通过模量衰减，假设在膨胀过程中的模量保持轻。我们发现，当参数空间m_σ（modulus mass）- σ_{inf}（modulus vev at the end of inflation）中的一个重要部分受到未观测到的显著等曲率波动的约束时，模问题在微扰水平上变得更糟。我们详细讨论的演变的模量VEV和扰动，特别是哈勃尺度修正的模量潜力和随机运动的膨胀过程中的模量的后果。特别地，我们证明了一个高模质量标度m_σ> 100 TeV，它允许模逃避大爆炸核合成的约束，在微扰水平上受到强烈的约束.我们发现，一般来说，解决模量问题需要的暴胀规模远远小于10^{13} GeV。
2009-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
BAO Modulation as a Probe of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度的反向空间涨落。它们可以在早期宇宙的曲率模型中产生，但很难观察到，因为它们的引力印记几乎抵消了。因此，我们提出了一种新的测量方法，通过寻找空间调制的重子声学振荡（BAO）标度的CIP诱导。我们发现，对于一个欧几里德调查的灵敏度是略优于WMAP宇宙微波背景（CMB）的约束，利用CIP诱导调制的CMB声地平线。对于一个宇宙方差有限的BAO调查使用发射线星系$z\sim7$的灵敏度是在第3阶段和第4阶段的CMB实验。这些结果包括使用CIP-星系互相关，这提高了相关CIP的$\sim2-3$的一个因素的灵敏度。该方法可以进一步改进的最佳估计，类似于CMB，并可以提供一个有用的交叉检查其他CIP探针。最后，如果CIP存在，它们可以使假设没有CIP的宇宙学测量产生偏差。特别是，它们可以作为一个超级样品的重子密度和BAO标度的偏差测量的波动。对于现代BAO测量，普朗克95\%界限允许的最大2 $σ$ CIP波动可能使$H(z)$的BAO测量值偏差2.2\%，部分降低了局部$H_0$测量值的张力，从3.1 $σ$降低到2.3 $σ$。
2019-12-03 astro-ph.CO
CMB spectral distortions from small-scale isocurvature fluctuations
在小尺度下，原始扰动的衰减引起了宇宙微波背景（CMB）的畸变。在这里，依赖于不同类型的宇宙学初始条件的失真进行了探讨，包括绝热，重子/冷暗物质等曲率，中微子密度/速度等曲率模式和一些混合物。确定每个模式的辐射传递函数，然后用于计算耗散加热速率和光谱失真签名，利用热化代码CosmoTherm的分析估计和数值结果。在此基础上，导出了共形牛顿规范下流体模的早期超视界行为，并给出了紧耦合传递函数近似。由不同扰动模式引起的CMB光谱失真可以使用这里提供的简单的k空间窗口函数来估计。中微子带走了一部分原始扰动功率，引入了取决于扰动类型的总效率因子。结果表明，未来对CMB频谱的测量有可能在非常小的尺度上探测不同的扰动模式（对应于波数1 Mpc^{-1} < k < few x 10^4 Mpc^{-1}）。这些约束是在大尺度上获得的补充，因此为早期宇宙物理学提供了一个令人兴奋的新窗口。
2013-07-07 astro-ph.CO hep-th
Fermionic Isocurvature Perturbations
暴胀文献中的等曲率微扰通常涉及玻色子场自由度的量子涨落。在这项工作中，我们考虑等曲率扰动的费米量子涨落在通货膨胀。当一个稳定的大质量费米子耦合到一个非共形扇区不同的标量度规扰动，可以产生可观的大幅度尺度不变等曲率扰动。除了计算的等曲率两点函数，估计的局部非高斯性也给出，并发现是有前途的观察参数空间的一个角落。这些结果为稳定的大质量费米子理论提供了一类新的宇宙学探测。在技术方面，我们明确地重整化弯曲时空中的复合算子，并表明引力沃德恒等式在抑制费米等曲率扰动的某些贡献中发挥了重要作用。
2013-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature Perturbations of Dark Energy and Dark Matter from the Swampland Conjecture
我们指出，最近提出的沼泽地猜想的电势梯度可能会导致等曲率扰动的暗能量，如果quintessence领域获得大的量子涨落在高尺度通货膨胀的猜想首选。此外，如果将精粹场耦合到包含暗物质的暗扇区，则类似地诱发暗物质的等曲率扰动。这两个等曲率扰动可以被抑制，如果精华潜力允许在早期宇宙的跟踪解决方案。我们发现，矢量场的质量$\lesssim {\cal O}(1)$毫电子伏是一个很好的暗物质的候选人在这种情况下，不仅因为正确的丰度是已知的产生的量子涨落在高尺度的通货膨胀没有运行的isocurvature边界的冲突，而且因为它的耦合的精髓不破坏的潜力平坦。
2018-12-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Superhorizon isocurvature fluctuations relax tensions
该研究提出超视界尺度声视界变化的新模型，通过平滑CMB峰、解耦低红移BAO校准与CMB，缓解宇宙学数据张力，如普朗克功率谱拟合改善、S₈下降及多数据组合拟合优化。
2024-11-12 astro-ph.CO
Compensated isocurvature perturbations in the curvaton model
粒子相对数密度的原始涨落，或等曲率扰动，通常很好地受到宇宙微波背景（CMB）数据的约束。一种较少被探测的模式是补偿等曲率扰动（CIP），这是冷暗物质和重子相对数密度的波动。在曲率模型中，暴胀过程中的次主导场后来设置了原始曲率波动$ζ$。在某些曲率衰变的情况下，重子和冷暗物质等曲率波动几乎抵消，留下一个大的CIP与$ζ$相关。这种相关性可以用来探测这些CIP更灵敏地比不相关的CIP考虑在过去的工作中，基本上通过测量压缩双谱的CMB三角形的最短边是有限的声音地平线。在这里，现有的和未来的CMB实验相关的CIP的敏感性进行评估，着眼于测试特定的曲率衰减的情况。计划的CMB第4阶段实验可以检测曲率场景中可达到的最大CIP，其具有超过3 $σ$的显著性。如果能够有效地去除小尺度CMB极化前景，则可以提高显著性。因此，未来的CMB观测可以区分一些曲率衰变的情况下，重子数和暗物质产生在不同的时期相对于曲率衰变。独立于相关CIP扰动的起源的特定动机，CIP重建与主CMB的互相关可以提高CIP检测的信噪比。对于完全相关的CIP，改善系数为$\sim$ 2 $-$ 3。
2015-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Post-inflationary axion isocurvature perturbations facing CMB and large-scale structure
在后暴胀理论中，由重排列机制产生的类轴子粒子（ALP）组成的暗物质导致了原始等曲率波动。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，扩展到宇宙学调查可以达到的尺度。我们利用最新的宇宙微波背景（CMB）各向异性测量结果，结合CMB透镜效应、重子声振荡（BAO）和Sunyaev Zel'dovich（SZ）团簇计数测量了等曲率分量的振幅和倾斜。我们发现偏好的白噪声等曲率分量的CMB主要各向异性，这一结论是，但是，削弱了目前的大尺度结构（LSS）的数据。将结果解释为等曲率分量的保守上限，所有探针的ALP质量的组合结合为$m_{a} \gtrsim 10^{-19}$ eV，与$m_{a}$如何随温度变化存在一定依赖性。从未来的LSS实验和CMB透镜的宇宙剪切和星系集群的预期灵敏度表明改进的界限$m_{a} \gtrsim 10^{-18}$ - $10^{-13}$ eV，取决于尺度削减，以避免非线性和ALP质量温度的依赖性。
2020-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Axion Isocurvature Perturbations Survive the Scaling Evolution of Axion Domain Walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿研究综合科学研究所）；Department of Physics, Tohoku University（东北大学物理系）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心(iTHEMS)）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo（东京大学卡弗里宇宙物理学起源国际研究联盟(WPI)、UTIAS）；Department of Physics, Tokyo Metropolitan University（东京都立大学物理系）
该研究分析了轴子畴壁的演化，发现畴壁坍缩产生的轴子可使等曲率扰动在畴壁湮灭后仍存活，并探讨了相关暗物质的等曲率约束。
2026-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black hole isocurvature modes from non-Gaussianity
本文通过引入峰值理论和压实度形成判据，重新计算了非高斯性对原初黑洞等曲率模式的约束，发现二次模型约束基本不变而三次模型约束显著变差，并给出了暗物质全为原初黑洞时非高斯性参数的允许范围。
2023-10-27 astro-ph.CO
Viscous modes, isocurvature perturbations and CMB initial conditions
当耦合等离子体是热力学可逆的时，它的涨落可分为绝热模和熵模。当粘性系数的不均匀性引起可计算的曲率扰动时，出现了一种不同的物理解，到目前为止还没有探索过。粘性模式明确说明和比较与传统的等曲率的解决方案。
2015-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spontaneous Baryogenesis without Baryon Isocurvature
我们提出了一类新的自发重子生成模型，它不会产生重子等曲率扰动。这些模型中的重子化学势与产生重子的标量场的场值无关，从而阻止了标量场涨落传播到重子等曲率中。我们证明了这种机制在简单的例子中，自发重子是由一个非典型的标量场驱动。重子等曲率的抑制允许自发重子生成甚至与高尺度暴胀兼容。
2017-02-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Isocurvature bounds on axion-like particle dark matter in the post-inflationary scenario
我们假设暗物质是由类轴子粒子（ALP）产生的重组机制在后暴胀的情况。这导致等曲率波动的幅度为一阶的规模相当于地平线的时候，ALP场开始振荡。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，延伸到与宇宙学观测值相关的尺度。用$f_{\rm iso}$表示$k_*$ = 0.05 Mpc $^{-1}$时的相对等曲率振幅，普朗克宇宙微波背景辐射（CMB）观测结果表明，在2 $σ$能级上，$f_{\rm iso}$ < 0.31。这排除了后膨胀ALP暗物质的质量$m_{a}$ < 10 $^{-20}-$ 10 $^{-16}$ eV的假设，其中范围是由于ALP质量温度依赖性的细节。未来的CMB阶段IV和21厘米强度映射实验可能会改善这些限制1 $-$ 2个数量级的$m_{a}$。
2019-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Isocurvature from Curvature
本研究提出分离宇宙方法，计算由曲率扰动产生的暗物质等曲率扰动，识别三个关键时期并给出振幅标度，发现冻结退出模型可产生更大但观测允许的扰动。
2024-03-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Perturbations: Vorticity, Isocurvature and Magnetic Fields
在本文中，我回顾了一些最近的，相互关联的，使用宇宙学扰动理论进行的工作-一个强大的技术建模在宇宙中的不均匀性。支撑这些工作的共同主题是非绝热压力或熵扰动的存在。在简要介绍了牛顿和相对论宇宙学中描述不均匀性的标准技术之后，我讨论了涡的产生。与经典流体力学一样，涡量在线性化微扰理论中并不存在（除非作为初始条件包括在内）。允许熵扰动，并工作到二阶微扰理论，我表明，涡产生，即使在没有矢量扰动，由纯标量扰动，源项是二次的梯度的一阶能量密度和isocurvature，或非绝热压力扰动。这将克罗克定理推广到了宇宙学的背景下。然后，我介绍了不同的模型中的等曲率扰动，集中在熵扰动的标准，和谐宇宙学，并在暴胀模型涉及两个标量场。作为最后一个主题，我调查磁场，这是一个潜在的观测结果的涡在早期宇宙。我简要地回顾了最近的一些工作，包括磁场在微扰理论在一个一致的方式。我表明，仅使用分析技术，磁场可以产生高阶扰动，虽然太小，提供整个原始种子场，在一些数值研究的协议。最后，我总结了这项工作的一些潜在的扩展。
2014-09-16 astro-ph.CO
Magnetic Fields from Compensated Isocurvature Perturbations
本研究提出补偿等曲率扰动可通过Biermann电池机制在复合后宇宙中产生磁场，其强度可达标准模型的十倍，可作为星系发电机的潜在种子。
2023-06-02 astro-ph.CO
Lensing Bias to CMB Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度涨落相互抵消的模式。它们出现在弯曲子的情况下，以及一些模型的重子生成。虽然它们对线性量级的宇宙微波背景（CMB）没有留下可观测的影响，但它们确实对两点CMB统计进行了空间调制，并且可以以类似于引力透镜的方式进行重建。由于CMB透镜效应和CIP效应之间的相似性，透镜效应向CIP估计器贡献了近似为重建噪声功率的两倍的近似高斯随机噪声。此外，透镜效应和集成的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应之间的互相关生成CIP估计器和温度场之间的相关性，即使在没有相关CIP信号的情况下。对于多极子$l \leq 2500$的宇宙方差有限温度测量，减去固定的透镜偏置会使CIP的检测阈值降低$1.3$倍，无论CIP是否与绝热模式相关。
2016-05-26 astro-ph.CO
Isocurvature initial conditions for second order Boltzmann solvers
我们研究了如何将一般宇宙学涨落的初始演化设置为二阶，在中微子退耦之后。我们计算近似的初始解的传递函数的所有相关的宇宙学变量来源于绝热和等曲率模式的二次组合。我们在同步规范中进行这些计算，假设宇宙由$Λ$ CDM模型描述，由中微子、光子、重子和暗物质组成。我们强调了混合模式的重要性，这是由两个不同的isocurvature或绝热模式的来源，并不存在于线性水平。特别是，我们调查了所谓的补偿等曲率模式，并发现非平凡的初始演化时，它是混合的绝热模式，在线性顺序，甚至在二阶的非混合模式的结果相比。非平凡的演变也出现时，这种补偿isocurvature是混合的中微子密度isocurvature模式。关于中微子速度等曲率模式，我们发现它必然产生非正规（衰减）模式在第二阶。我们的结果可以应用到二阶玻尔兹曼解算器计算等曲率对非线性观测量的影响。
2018-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Dynamically generated tilt of isocurvature fluctuations
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高等物理能源研究所）；The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学技术学院）
研究光标量场在暴胀期间的等曲率涨落，通过分析其质量与暴胀哈勃尺度关系及标量场势的影响，得出满足特定条件可产生蓝倾斜等曲率谱，还能预测遗迹丰度，计算了四次暗物质质量与自耦合关系。
2026-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New inflationary probes of axion dark matter
本文提出轴子等曲率扰动的新宇宙学观测量，包括相关时钟信号和混合非高斯性，可检验轴子存在及其耦合，并有助于缩小暴胀哈勃尺度范围。
2024-02-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Elementary Theorems Regarding Blue Isocurvature Perturbations
蓝色CDM光子等曲率扰动在可观测性方面是有吸引力的，并且从超引力中的一般质量关系的角度来看可能是典型的。我们提出并应用了三个定理有用的蓝色等曲率扰动所产生的线性旁观者标量场。在这个过程中，我们给出了一个更精确的公式与0904.3800的轴子模型，它可以在一个参数角的蓝光谱的一个因子O（10）的修正。我们解释了如何与Peccei-Quinn对称性相关的守恒电流起着至关重要的作用，并明确绘制了几个示例光谱，包括光谱中的断裂。我们还解决了一个小难题所产生的一个天真的乘法的等曲率表达式，揭示了引力的痕迹上的绝热扰动的领域负责蓝色等曲率波动。
2015-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Domain wall and isocurvature perturbation problems in a supersymmetric axion model
轴子引起了两个严重的宇宙学问题，畴壁和等曲率微扰问题。Linde指出，当Peccei-Quinn（PQ）标量场在暴胀过程中取较大的$\sim M_{\text{pl}}$（普朗克尺度）时，等曲率扰动被抑制.然而，在这种情况下，具有大振幅的PQ场在暴胀之后开始振荡，并且PQ场的大的波动通过参数共振产生，这导致畴壁的形成。我们考虑一个超对称的轴子模型，并检查是否畴壁形成使用晶格模拟。研究发现，当PQ场的初始值小于$10^{3}\times v$（其中$v$为PQ对称破缺尺度）时，在SUSY轴子模型中不出现畴壁问题.
2019-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Relaxing Isocurvature Bounds on String Axion Dark Matter
当暴胀标度很高时，轻标量在暴胀过程中会产生很大的量子涨落，如果暴胀标度足够长，轻标量会产生CDM等曲率扰动，这一扰动受到普朗克数据的严格限制。专注于弦轴子等轻标量，我们表明，热膨胀可以提供足够大的熵产生稀释CDM等曲率扰动。重要的是，有效的稀释是可能的弦轴子，因为有效地没有二次相干振荡诱导结束时的热膨胀，相反的模场。我们还研究了轴子暗物质的生存能力与质量约7千电子伏的起源的3.5千电子伏的X射线线过剩，在存在大熵产生。
2014-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Domain wall and isocurvature perturbation problems in axion models
轴子模型有两个严重的宇宙学问题，畴壁和等曲率微扰问题。为了解决这些问题，我们研究了Linde模型，其中的Peccei-Quinn（PQ）标量场值在暴胀期间是大的。在这个模型中，PQ场的涨落在暴胀后通过参数共振而增长，可能产生稳定的轴子弦，这导致畴壁问题。我们用晶格模拟研究了轴子弦的形成。结果表明，在混沌暴胀中，只要初始失准角θ a小于O（10^{-2}），轴子模型就不存在畴壁和等曲率扰动问题。此外，在一般的暴胀模型中，轴子也可以解释破缺标度v \simeq 10^{12-16} GeV和暴胀过程中哈勃参数H_{inf} \lesssim 10^{11-12} GeV的暗物质。
2013-11-12 astro-ph.CO hep-ph
Phasing out Dark Matter Isocurvature with Thermal Misalignment
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Harvard University（哈佛大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Texas A&M University（德州农工大学）
本文提出热偏移机制作为暗物质宇宙学生产的替代方案，通过粒子热浴中的弱耦合生成有限温度势能，使标量场在辐射时期早期趋向大场值，动态诱导偏移并抑制等离子体扰动。
2026-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Compensated Isocurvature Perturbations and the Cosmic Microwave Background
对宇宙微波背景（CMB）各向异性的测量表明，光子与非相对论粒子之间的等曲率涨落要小于绝热涨落。然而，重子和暗物质的相对数密度的扰动令人惊讶地受到很差的约束。事实上，如果用暗物质微扰来补偿重子密度的微扰，那么就可能存在相当大幅度的重子密度微扰，从而使总密度保持不变。这些补偿的等曲率扰动（CIP）在可观察尺度上不会在CMB上留下印记，其幅度为线性顺序。CMB偏振中的B模是在再电离时通过CIP对光深度的调制而产生的，但这种诱导偏振很小。对CIP振幅的最强已知约束$\lesssim 10%$来自于星系团重子分数。在这里，它表明，调制的重子密度的CIP和之前的汤姆逊散射在$z\sim 1100$去耦引起CMB效应的几个数量级大于以前考虑的。极化B模式的诱导，是温度/极化球谐系数的不同$lm$之间的相关性。结果表明，CIP场的表面上的最后散射可以测量与这些高阶相关。正在进行的和未来的实验，这些波动的敏感性估计。来自WMAP、ACT、SPT和Spider实验的数据将对幅度为$\sim 5-10%$的波动敏感。普朗克卫星和北极熊实验将对幅度为$\sim 3%$的波动敏感。SPTPol、ACTPol和未来的天基极化方法将探测低至$\sim 0.4%-0.6%$的振幅。在宇宙方差极限中，CMB可以检测到的最低振幅CIP的振幅为$\sim 0.05%$。
2012-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Affleck-Dine baryogenesis with modulated reheating
调制再加热方案是最有吸引力的模型之一，它不仅预测了原始非高斯性的可能探测，而且预测了未来CMB观测（如Planck卫星，PolarBeaR和LiteBIRD卫星实验）中张量涨落的可能探测。本文研究了在调制再加热情况下阿弗莱克-丁重子发生中的重子等曲率涨落。我们表明，阿弗莱克-戴恩重子生成可以与调制再加热的情况下，目前的观测约束重子等曲率波动是一致的。
2010-08-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
About the isocurvature tension between axion and high scale inflationary models
目前的工作表明，轴子和高能暴胀的情况下，可以避免等曲率张力考虑一个双场暴胀模型，包括隐藏的Peccei-Quinn希格斯和标准模型之一。我们提出的拉格朗日量中的某些项明确违反了Peccei-Quinn对称性，但在当前时代，它们的影响完全可以忽略不计。由此产生的机制允许一个大的值的轴子常数，顺序$f_a\sim M_p$，从而抑制轴子等曲率波动，即使当膨胀$H_{inf}$的规模非常高，顺序$H_{inf}\sim M_{gut}$。这个数值在希格斯暴胀模型中是典型的。本文还分析了这种情况下拓扑缺陷的形成，并指出在一定的假设下，从宇宙学的观点来看，它们的影响不是灾难性的。
2016-06-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB Cold Spot from Inflationary Feature Scattering
我们提出了一种“特征散射”机制来解释WMAP和Planck图上的宇宙微波背景冷点。如果在多场暴胀的势能中存在隐藏的特征，暴胀的轨迹就可以被这些特征所分散。散射由等曲率波动的量控制，因此可以被认为是将等曲率波动转换为曲率波动的机制。这种机制预测了CMB上的局部冷点（而不是热点）。此外，它还可以桥接冷点与$\ell \sim 20$处CMB功率谱上的下降之间的连接。
2016-03-22 astro-ph.CO hep-th
Baryons do trace dark matter 380,000 years after the big bang: Search for compensated isocurvature perturbations with WMAP 9-year data
光子与中微子或非相对论性物质（如重子或暗物质）之间的原始等曲率波动被认为是次主导的绝热波动。然而，重子和暗物质相对密度的扰动（称为补偿等曲率扰动，或CIP）令人惊讶地受到很差的约束。在可观测尺度上，CIP在宇宙微波背景（CMB）中没有留下任何印记，至少在其振幅的线性级和绝热扰动振幅的零级上是如此。因此，重子是否能在最后一次散射的表面追踪到暗物质，还没有经验上的了解。如果CIP存在，它们将在空间上调制丝绸阻尼尺度和声学视界，导致整个天空中CMB温度/偏振功率谱的明显波动：这种效应在CIP和绝热模式振幅中都是一阶的。在这里，温度数据从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）进行第一次基于CMB的观测搜索CIP，使用非对角相关和CMB三谱。弱透镜和点源的重建噪声被证明是可以忽略不计的这个数据集。没有观察到CIP的证据，并且将$1.1\times 10^{-2}$的95%置信上限施加到尺度不变CIP功率谱的幅度。这一限制同意CIP的灵敏度预测WMAP，并与较小的尺度限制的测量星系团的重子分数的竞争力。结果表明，在95%的置信水平下，5-100度尺度上的CIP幅度的均方根小于0.07-0.17（取决于尺度）。来自普朗克卫星的温度数据将为CIP的存在提供更灵敏的探测器，即将进行的ACTPol和SPTPol实验也将在更小的角度范围内进行。
2013-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Origin of ultra-light fields during inflation and their suppressed non-Gaussianity
我们研究了多场暴胀模型的结构，其中原始曲率扰动能够与超轻等曲率场--场空间中与背景暴胀轨迹正交的无质量波动--有力地相互作用。我们确定了一类暴胀模型，其中超轻场可以出现作为一个潜在的“缩放变换”的结果，重新调整整个系统的行动，并保持经典的运动方程不变。这种标度不变性确保了超轻波动的存在，该波动在视界交叉后冻结。如果暴胀的轨迹与标度对称方向不一致，那么等曲率场与这个超轻场成正比，并且变得没有质量。此外，我们发现，即使isocurvature场强烈的相互作用与曲率扰动-转移自己的统计曲率扰动-它是无法诱导大的非高斯。原因很简单，确保等曲率场的抑制质量的相同机制也负责抑制其自相互作用。其结果是，在模型与轻isocurvature领域的双谱一般预计将被慢滚抑制，但与压缩的限制，不同的Maldacena的一致性关系。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Superhorizon fluctuations and the cosmic dipole problem
本文提出用CDM超视界等曲率扰动解释星系计数与CMB宇宙偶极间4.9σ张力，并通过轴子模型给出可行参数约束。
2025-07-28 astro-ph.CO hep-ph
Power Spectrum in the Chaotic Regime of Axionic Blue Isocurvature Perturbations
本文研究轴子蓝色等曲率扰动的混沌共振区域，给出动能密度高于 PQ 破缺标度四次方时的两类解析功率谱公式，并用扰动与背景方程的对偶对称性解释参数到振幅映射的混沌性。
2023-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the phase transition of Early Dark Energy with the CMB anisotropies
本文研究早期暗能量相变产生的等曲率扰动对CMB的影响，发现其幅度被约束在绝热模式的1%-2%以内，无法有效缓解哈勃张力。
2023-05-26 astro-ph.CO
CMB Constraints on Pre-Inflationary Axion Dark Matter Isocurvature
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森天体物理中心）；Brown University（布朗大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用Planck、ACT和SPT的最新CMB数据，更新了对暴胀前轴子模型中具有不同谱指数的冷暗物质等曲率扰动的约束，发现联合数据集对谱指数的约束略有改善，但对固定谱指数的等曲率振幅约束未加强。
2026-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Cosmologically safe QCD axion as a present from extra dimension
我们提出了一个QCD轴子模型，通过引入额外的维度解释了PQ对称性的起源和轴子等曲率扰动的抑制。每一个额外的夸克-反夸克对分别存在于膜上，以抑制PQ破缺算符。由于暴胀子和大量标量场之间的相互作用，膨胀后额外维度的大小发生变化，这意味着PQ对称性可以在膨胀期间被彻底打破，以抑制不希望的轴子等曲率波动。
2015-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Inflationary Axion Isocurvature in the CMB across All Ultralight Masses
University of Chicago（芝加哥大学）；Haverford College（哈弗福德学院）
该研究扩展AxiECAMB的ETA方法，分析全超轻质量范围轴子等曲率扰动，给出解析公式与约束，指出特定质量区域的信号特征及共存窗口，或缓解S8张力。
2026-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints from CMB distortion
我们研究了宇宙微波背景（CMB）的$μ$型光谱畸变的绝热和等曲率密度起伏的界限。这种失真的研究是补充CMB测量的光谱指数及其运行，并将有助于限制这些参数在显着更小的尺度。我们发现，检测到的顺序$μ\sim 10^{-7}$将强烈不符合标准的宇宙学模型的一个几乎标度不变的光谱的绝热扰动。此外，我们发现，给定当前CMB对等曲率模式振幅的约束，几乎尺度不变的等曲率模式（常见于许多曲率模型）不能产生显著的$μ$失真。最后，我们表明，未来的实验将强烈约束的等曲率模式的振幅与高度蓝色光谱预测某些轴子模型。
2012-07-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gauge dependence of scalar-induced gravitational waves from isocurvature perturbations: Analytical results
Institute for Advanced Study & School of Physical Science and Technology, Soochow University（苏州大学前沿研究院与物理科学与技术学院）；School of Physics, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学物理学院）
研究辐射主导时期由原始等幅扰动产生的标量诱导引力波（SIGWs）在不同规范下的依赖性，通过九种规范的分析，发现部分规范下能量密度呈多项式增长，而其他规范下晚期能量谱收敛，SIGWs表现为辐射，通过核函数投影分离自由传播的引力波成分，得到有限且规范无关的晚期谱。
2026-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Galaxy number-count dipole and superhorizon fluctuations
鉴于宇宙学远源的计数偶极各向异性与宇宙微波背景（CMB）之间日益紧张的关系，我们研究了由波长相当于或超过今天哈勃半径的原始扰动引起的计数偶极。首先，我们发现绝热和等曲率超视界模都不能产生内禀计数偶极子。然而，超视界等曲率模式确实会在CMB和（暗）物质静止坐标系之间产生相对速度，从而影响CMB偶极子。我们重新审视的可能性，它有一个内在的组件，由于这样的模式，从而使一致性与星系数计数偶极，如果后者实际上是运动学的起源。虽然这种情况不是特别自然，但可能与其他异常有关，它预测了一个可能在未来调查中测量的伴随星系数计数四极。我们还研究了小于哈勃半径的模式引起的计数偶极，发现受CMB约束，这是太小了，调和偶极张力。
2022-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Generating the cosmic microwave background power asymmetry with $g_{NL}$
我们考虑了由超视界等曲率场起伏产生的CMB功率不对称性的$δN$展开式中的高阶项。该项可以生成不对称性，而不需要大的$f_{NL}$值。相反，它会生成一个非零值$g_{NL}$。约束的组合导致$f_{NL}-g_{NL}$空间中的允许区域。为了在没有大的$f_{NL}$值的情况下产生具有该项的不对称性，我们发现等曲率场需要对曲率扰动的功率谱的贡献小于暴胀。
2015-07-07 astro-ph.CO hep-th
