Cosmology and the neutrino mass ordering
我们提出了一个简单的方法来量化的中微子质量的总和从宇宙学界的倒中微子质量排序的可能排除。该方法是基于贝叶斯推断，并允许正常与反向排序的后验概率的计算。我们适用于一组特定的当前数据从普朗克CMB数据和大尺度结构调查的方法，提供了一个上限的中微子质量的总和为0.14 eV在95% CL。通过这种分析，我们获得了正常与倒置排序的后验几率约为2：1。如果宇宙学数据与振荡实验的数据相结合，几率会降低到大约3：2。对于排除宇宙学的倒序在超过95% CL，精度优于0.02 eV的总和是必要的。我们证明，这样的值可以达到与计划的观测大尺度结构通过分析人工模拟数据EUCLID一样的调查。
2016-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Collider Searches beyond the Hubble Scale with Planck Data
Tufts University（塔夫茨大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；New York University（纽约大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文利用普朗克数据探索宇宙碰撞探测中非高斯性，发现重标量粒子介导的非高斯性在普朗克尺度外的特征，首次检测到非高斯性证据。
2026-03-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Astrophysical and Cosmological Searches for Lorentz Invariance Violation
本文综述利用光子、中微子、引力波及宇宙学探针检验洛伦兹不变性破缺的方法、结果与矛盾限制。
2023-12-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Global constraints on absolute neutrino masses and their ordering
在标准的三中微子框架内，中微子的绝对质量和它们的排序（正常的NO或反转的IO）目前是未知的。然而，来自振荡实验，无中微子双β衰变搜索和宇宙学调查的当前数据的组合，可以提供有趣的约束，在sub-eV的质量范围内，在某些情况下下降到O（0.1）eV的未知数。我们讨论了当前的限制绝对中微子质量观测的全球数据分析，其中包括振荡实验的最新结果，无中微子双β衰变从KamLAND-Zen实验的界限，并从普朗克测量和其他宇宙学数据集的代表性组合的约束。在一般情况下，NO似乎有点有利于IO在~2西格玛的水平，主要是由中微子振荡数据（特别是大气），在某些情况下，宇宙学数据证实。通过chi^2方法，通过在NO和IO中的单独最小值周围或在任何顺序的绝对最小值周围扩展参数空间，可以获得详细的约束条件。即将到来的振荡和非振荡中微子实验，包括β衰变搜索的影响，也进行了讨论。
2017-03-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light gravitino dark matter: LHC searches and Hubble tension
最近由直接局域观测得到的宇宙学参数$H_0$的测量值与由宇宙微波背景辐射得到的宇宙学参数的推断值之间存在着$\sim 4 σ$差异。这可能表明新的物理超越了标准的$Λ$ CDM。我们调查的keV引力子暗物质，有一小部分的非热成分（例如，从NLSP比诺后期衰变）在各种宇宙学约束。我们发现这种情况是高度预测性的，可以通过在LHC上寻找双轻子加上丢失的能量事件来测试。此外，我们还讨论了它对哈勃张力的影响，然而，这可以减少到$3σ$水平。
2020-11-13 astro-ph.CO hep-ph
New opportunities for axion dark matter searches in nonstandard cosmological models
我们研究了轴子暗物质生产的错位机制的情况下，具有一般的非标准宇宙学。在大爆炸核合成开始之前，宇宙的能量密度由粒子场$ϕ$控制，粒子场由一般状态方程$ω$描述。随后哈勃膨胀率的提高降低了轴子开始振荡的温度，从而打开了比标准窗口更重的轴子的可能性。这是Kination的情况，或者通常是具有$ω> 1/3$的场景的情况。然而，如果$ω< 1/3$，就像在早期物质支配的情况下，相对于标准模型，$ϕ$的衰变注入了额外的熵，以这种方式稀释了预先存在的轴子丰度，并使较轻的轴子可行。对于失准角$0.5 < θ_i < π/\sqrt{3}$，通常的轴子窗口在早期物质支配的情况下扩展到$4 \times 10^{-9}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV，或者在动能化的情况下扩展到$2 \times 10^{-6}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 10^{-2}$ eV。有趣的是，在这样一个更宽的范围内耦合轴子光子可以探测到下一代实验，如ABRACADABRA，KLASH，ADMX，MADMAX和ORGAN。因此，对轴子暗物质的研究可能为探索宇宙大爆炸核合成之前的历史提供了一种独特的工具。
2021-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological searches for a non-cold dark matter component
我们探讨了一个扩展的宇宙学的情况下，暗物质是一个混合物的冷和额外的非冷的物种。非冷暗物质粒子的质量和温度是从大量的宇宙学测量中提取出来的。其中，我们认为层析弱透镜数据和银河系矮卫星星系计数。我们还研究了这些情况下，在缓解现有的紧张局势之间的本地测量和宇宙微波背景（CMB）估计的$S_8$参数，与$S_8=σ_8\sqrt{Ω_m}$，和哈勃常数$H_0$。原则上，质量为$m_X\sim$ ~keV的次主导非冷暗物质粒子可以实现上述目标。然而，当从弱透镜观测和银河系矮卫星星系计数中提取时，其温度和质量的优选范围是不同的，因为这两种测量需要不同尺度的物质功率谱的支持。因此，同时解决CMB弱透镜张力和小尺度危机的标准冷暗物质图片通过只有一个非冷暗物质组件似乎是具有挑战性的。
2020-12-09 astro-ph.CO
Neutrino cosmology after DESI: tightest mass upper limits, preference for the normal ordering, and tension with terrestrial observations
本研究结合DESI、CMB等宇宙学探针，得出最严格的中微子质量上限并强烈偏好正常质量排序，揭示了宇宙学与地面观测间的显著张力，指出若张力持续需重新审视中微子物理或宇宙学模型。
2025-01-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searches for other vacua II: A new Higgstory at the cosmological collider
在密度扰动的双谱中检测到振荡模式可能表明希格斯势中存在高能第二极小值。如果希格斯场在暴胀过程中处于这个新的最小值，并在再加热过程中通过热修正回到电弱真空，那么标准模型粒子与暴胀子的耦合将在双谱上留下印记。我们专注于费米子，其色散关系可以通过与暴胀子的耦合来修改，从而导致在暴胀过程中增强的粒子产生，即使它们在暴胀过程中的质量大于哈勃尺度。这导致对非高斯性的大的非解析贡献，振幅$f_{\rm NL}$与压缩极限中的$100$一样大，在未来的21 cm测量中可能检测到。测量两个费米子的贡献将使我们能够计算它们的质量比，并将信号的起源归因于新的希格斯最小值。这样的发现将是理解希格斯势真空不稳定性的巨大一步，并可能对人类的考虑产生迷人的影响。
2019-07-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitino Decays and the Cosmological Lithium Problem in Light of the LHC Higgs and Supersymmetry Searches
我们以前研究过大爆炸核合成（BBN）过程中或之后引力子衰变对轻元素丰度的影响。我们发现了引力子质量m_{3/2}和丰度zeta_{3/2}平面的区域，在这些区域中，它的衰变可以使Li 7的计算丰度与观测值相一致，而不会对其他轻元素的丰度产生不可接受的干扰。在这里，我们重新审视这个问题，根据LHC测量的希格斯质量和超对称模型参数的约束，以及更新的轻元素丰度的天体物理测量。除了约束最小的超对称扩展的标准模型与通用软超导破缺质量在大统一尺度（CMSSM）研究以前，我们还研究了模型的普遍性低于大统一尺度和模型与非通用希格斯质量（NUHM 1）。我们计算总的似然函数的轻元素丰度，考虑到观测的不确定性。我们发现，引力子衰变为宇宙学Li 7问题提供了一个沿着（m_{3/2}，zeta_{3/2}）平面中的条带的稳健解，沿着这些条带，氘、He 4和Li 7的丰度可以符合chi ^2_min < 3，而如果引力子衰变的影响不重要，则符合chi ^2 ~ 34。当放宽D/H的不确定性时，似然函数的最小值降低到chi ^2 < 2，而当锂丰度取自球状星团数据时，最小值降低到chi ^2 < 1。
2013-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Unsupervised Searches for Cosmological Parity-Violation: An Investigation with Convolutional Neural Networks
针对传统4点相关函数宇称破缺搜索方法的局限，提出一种基于卷积神经网络的无监督方法，可在玩具模型中检测宇称破缺，可补充现有方法并用于未来巡天项目。
2023-12-14 astro-ph.CO
Strengthening the bound on the mass of the lightest neutrino with terrestrial and cosmological experiments
我们确定最轻的中微子的质量上限，从最近最强大的宇宙学和地球的数据。忽略早期可能的有效相对论自由度（$N_\mathrm{eff}$），并假设正常的质量排序，最轻中微子的质量在95%的置信度下小于0.037 eV;在反向排序下，束缚为0.042 eV。这些结果改进了最近其他极限的强度和鲁棒性，并将最轻中微子的质量限制在略大于最大质量分裂。我们展示了真实质量模型的影响，以及不同来源的$N_\mathrm{eff}$。
2021-06-06 astro-ph.CO hep-ph
Weak lensing from self-ordering scalar fields
早期宇宙中的宇宙学相变导致了宇宙学缺陷，其动力学机制反映了它们的破缺机制。这些宇宙学缺陷可以通过弱透镜效应来探测，因为它们只通过引力与普通物质相互作用。本文利用弱透镜旋度和B模研究了整体纹理。非拓扑织构采用非线性sigma模型（NLSM）来描述，由于标量场的各向异性应力的非线性，非拓扑织构不仅会引起标量场的扰动，还会引起矢量和张量扰动.我们显示的旋度和B模式的矢量和张量模式的基础上的NLSM的角功率谱。此外，我们给出了旋度和B模功率谱的解析估计。弱透镜信号的幅度取决于组合参数$ε^{2}_{v} = N^{-1}\left( v/m_{\rm pl} \right)^{4}$，其中$N$和$v$分别是标量场和真空期望值的数量。我们讨论了几种观测条件下旋度和B模的可探测性。在不考虑仪器噪声的情况下，我们可以得到$ε_{v} \approx 2.7\times 10^{-6}$。这个约束比普朗克确定的当前约束强约10倍。对于宇宙剪切观测，我们发现信噪比分别依赖于星系的平均红移和观测星系数，分别为$\propto z^{0.7}_{\rm m}$和$\propto N^{0.2}_{\rm g}$。在使用宇宙剪切观测研究纹理时，平均红移将是关键的设计参数之一。
2017-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on neutrino mass ordering and degeneracy from Planck and neutrino-less double beta decay
我们研究中微子的质量有序和简并的限制，考虑第一宇宙学的结果的基础上普朗克测量的宇宙微波背景。结果表明，在95%CL拒绝中微子质量简并大于85%（82.5%）的正常（倒置）的层次的情况下。我们还可以找到一些区域，在这些区域中，中微子质量排序将能够通过将中微子质量的总和值与由无中微子双β衰变实验确定的有效中微子质量相结合来区分。
2013-12-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Scalars at the Cosmological Collider: Full Shapes of Tree Diagrams and Bispectrum Searches using Planck Data
Tufts University（塔夫茨大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；New York University（纽约大学）；Tsinghua University（清华大学）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory（彭桓武理论物理中心）
本文研究了宇宙对撞机中标量粒子对双谱的影响，通过普朗克数据搜索三种树图过程，发现无非分析性非高斯性证据，并探讨了扩展场景下的非高斯性信号。
2026-04-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Introduction to the special issue of Modern Physics Letters A "Indirect dark matter searches"
宇宙学上的暗物质的性质在物理学中找到了超越基本粒子标准模型的解释。暗物质候选者的景观包含了各种各样的物种，要么难以捉摸，要么在直接的实验搜索中难以检测到。即使在这种情况下，当这样的搜索是可能的，他们的结果的解释意味着额外的信息来源，这提供了暗物质的间接影响。一些非平凡的探测性质的暗物质在目前的问题。
2014-11-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Neutrino mass and mass ordering: No conclusive evidence for normal ordering
中微子质量排序的提取是粒子物理学和宇宙学中的主要挑战之一，不仅因为它对自然界质量产生的基本理论的影响，而且因为它在未来无中微子双β衰变实验研究的规模中起着决定性的作用。最近有人声称，电流振荡，β衰变和描述中微子质量参数空间的不同观测值的宇宙学极限提供了支持中微子质谱正常有序的强有力的决定性贝叶斯证据[arXiv：2203.14247]。我们进一步调查这些强有力的索赔使用丰富和广泛的现象学，与不同的中微子参数空间的采样技术。与Jimenez等人[arXiv：2203.14247]的发现相反，没有发现正常质量有序的决定性证据。中微子质量有序分析必须依赖于有序不可知的先验和参数化：稳健的结果应该被认为是那些对正常中微子质量有序的偏好完全由数据驱动的结果，而我们发现这里利用的不同先验和参数化之间的贝叶斯因子差异高达33倍。有序不可知的先验可以用两个质量分裂和一个质量尺度上的参数化采样来表示，或者只通过正态先验分布对单个中微子质量进行采样。在这方面，我们表明，目前的意义，有利于正常的质量排序应被视为$2.7σ$（即中等的证据），主要是由中微子振荡数据驱动。
2022-05-04 astro-ph.CO hep-ph
From Evidence to Evident: Decisive Cosmological Evidence for the Normal Neutrino Mass Hierarchy
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究所）；Laboratorio Subterráneo de Canfranc（坎弗兰克地下实验室）
结合DESI DR2和NuFIT数据，通过贝叶斯因子分析，宇宙学数据以超过460的贝叶斯因子强烈支持正常中微子质量等级，排除了倒转等级，并预测有效马约拉纳质量在meV量级。
2026-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on light sterile neutrino mass and mixing from cosmology and laboratory searches
我们提供了一个一致的框架，以设置限制的光无菌中微子耦合到所有三个活跃的中微子使用的振荡，$β$衰变和中微子双$β$衰变（$0νββ$）实验的最新宇宙学数据和地面测量相结合的属性。我们直接约束完整的$3+1$有源无菌混合矩阵元素$|U_{\alpha4}|^2$，$α\in ( e,μ,τ)$和质量平方分裂$Δm^2_{41} \equiv m_4^2-m_1^2$。我们发现，一个$3+1$情况下的结果不同于以前研究的$1+1$的情况下，无菌仅耦合到中微子之一，这在很大程度上是由参数空间体积效应解释。质量分裂和混合矩阵元的限制目前主要是由宇宙学数据集。精确的结果是轻微的先验依赖，但我们可靠地发现所有矩阵元素被约束在$|U_{\alpha4}|^2 \lesssim 10^{-3}$以下。短基线中微子振荡的暗示有利于eV尺度的不育中微子与这些界限严重紧张，不管先前的假设。我们还将宇宙学分析的边界转化为实验室搜索探测的参数的约束，例如$m_β$或$m_{ββ}$，分别由$β$ -衰变和$0νββ$搜索探测的有效质量参数。当允许与轻无菌中微子混合时，宇宙学导致在95\% C.L下$m_β< 0.09$ eV和$m_{ββ} < 0.07$ eV的上限，比当前实验室实验的限制更严格。
2020-03-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraining cosmological vorticity modes with CMB secondary anisotropies
观测搜索大尺度涡度模式在晚时间宇宙的探索不足。在标准的$Λ$ CDM模型中，考虑到观测到的宇宙微波背景（CMB）的性质，这是很好的动机。然而，这意味着对宇宙涡旋模式的搜索可以作为我们宇宙学模型的一个强有力的一致性测试。我们表明，通过结合CMB测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich和移动透镜效应与星系巡天数据，我们可以约束涡度场独立于大尺度宇宙速度场。这种方法可以提供严格的限制，最大规模的模式，并可以通过一个简单的改变标准估计。或者，如果假设没有宇宙涡模，这个估计可以用来测试系统的偏差，在现有的动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的分析类似于卷曲透镜的方式。
2023-01-26 astro-ph.CO
New cosmological bounds on hot relics: Axions $\&$ Neutrinos
如果在自然界中实现，轴子可以在早期宇宙中通过热过程大量产生，有助于热遗迹的质量-能量密度。根据最近的宇宙学观测，我们分析了两个不同的热过程中的一个现实的混合热暗物质的情况下，其中也包括大量的中微子。考虑到轴子-胶子热化通道，我们导出了热遗迹质量$m_a < 7.46$ eV和$\sum m_ν< 0.114$ eV的最大限制边界，它们都是在95% CL;在研究轴子-π介子散射时，在不假设轴子-π介子相互作用的任何特定模型和保持手征微扰理论的有效范围内，我们的最大约束边界改进为$m_a<0.91$ eV和$\sum m_ν< 0.105$ eV，两者均为95% CL。有趣的是，在这两种情况下，中微子的总质量都非常接近中微子质量排序的预测。如果未来的地球双β衰变和/或长基线中微子实验发现自然质量排序是颠倒的，这可能会排除目前允许的热轴子窗口的广泛区域。因此，我们的研究结果强烈支持多信使搜索的轴子和中微子的属性，连同他们的预期灵敏度的联合分析。
2021-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino masses, cosmological bound and four zero Yukawa textures
四个零中微子汤川纹理在一个指定的弱基，结合$μτ$对称性和I型跷跷板，产生一个高度约束和预测计划。两个交替可行的$3\times3$轻中微子马约拉纳质量矩阵$m_{νA}/m_{νB}$结果与反转/正常的质量排序。中微子质量，马约拉纳的性质和预测在一定范围内与实验室和宇宙学的投入，将有其总和宇宙探测。$0νββ$的衰变率，虽然一般低于计划的实验范围，但在某些参数范围内可以接近它。偏离$μτ$对称性，由于RG从高尺度演化和随之而来的CP破坏，Jarlskog不变量的幅度几乎可以达到$6\times 10^{-3}$，进行了探讨。
2011-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino physics from precision cosmology
宇宙学为检验中微子物理学的各个方面提供了一个极好的实验室。在这里，我回顾了宇宙学研究中微子质量的现状，以及中微子的其他性质。最后对未来中微子性质的宇宙学探测作了详细的讨论。
2010-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Tilted Physics: A Cosmologically Dipole-Modulated Sky
物理常数和宇宙学参数可以随位置而变化。在最大尺度上，这种变化会表现为哈勃体积的梯度，导致宇宙微波各向异性的偶极调制。这通常会导致在天空的球谐函数展开中相邻多极子之间的相关性，这是一个独特的信号，应该在未来的数据集中搜索。
2010-11-12 astro-ph.CO
Neutrino Mass Ordering from Oscillations and Beyond: 2018 Status and Future Prospects
中微子质量的排序是深入理解味物理的关键输入，它的确定可能提供建立轻子质量和混合之间的关系以及它们在夸克扇区中的类似性质的关键。中微子质量排序的提取是一个数据驱动的领域，预计将在未来十年内迅速发展。在这篇综述中，我们既分析了现状，又描述了后续前景的物理学。首先，介绍了目前测量中微子质量有序度的各种工具。即，反应堆，长基线（加速器和大气）中微子束，实验室搜索β和无中微子双β衰变和宇宙背景辐射和宇宙的大尺度结构的观测进行了仔细的审查。其次，报告了最新的全面全球拟合的结果：对2018年公开的振荡和宇宙学数据集的贝叶斯分析提供了\emph{strong}证据，证明正常中微子质量排序与倒置的情况相比，具有3.5个标准差的显著性。这种对正常中微子质量排序的偏好主要是由于中微子振荡测量。最后，我们还将强调揭示中微子质量排序的未来前景。在这方面，除了描述从上述探测的期望，我们也集中在替代和新的方法，如21厘米宇宙学，核心坍缩超新星中微子和遗迹中微子的直接检测所产生的。
2018-09-17 astro-ph.CO hep-ph
No Hiding in the Dark: Cosmological Bounds on Heavy Neutral Leptons with Dark Decay Channels
Washington University（华盛顿大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Kaiping Neutrino Research Center（开平中微子研究中心）
本文研究了重中性轻子通过暗衰变通道的宇宙学限制，发现其寿命限制导致更严格的宇宙学约束，对实验室搜索有重大影响。
2026-03-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Searches for the role of spin and polarization in gravity
自旋是物理学的基础。引力是普遍的。在1925年电子自旋被确定之前，人们就已经开始讨论自旋在引力中的作用。由于零质量情况下的质量和自旋或螺旋度是庞加莱群中仅有的不变量，而质量参与了万有引力，因此这些搜索是自然的步骤。在这里，我们回顾了在寻找自旋/极化在引力中的作用的理论和实验努力。我们讨论扭转，庞加莱规范理论，远程平行理论，度量仿射连接理论和赝标（轴子）理论。我们讨论了电子和核自旋耦合的实验室研究--极化体的弱等效原理实验、有限程自旋耦合实验、自旋-自旋耦合实验和宇宙-自旋耦合实验。角动量和旋转所起的作用进行了明确的讨论。我们讨论天体物理学和宇宙学的光子偏振耦合搜索。对等效原理的含义和相互关系的研究导致了可能的赝标量或矢量相互作用，并导致了WEP II（弱等效原理II）的提出，其中包括普遍自由落体运动中的旋转。WEP II的证据进行了讨论和汇编。
2009-12-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Supersymmetry from LHC data on SUSY searches and Higgs bosons combined with cosmology and direct dark matter searches
ATLAS和CMS的实验在质心能量为7 TeV的情况下，使用接近5/fb的已发表LHC数据没有发现超对称性的证据。我们将这些LHC数据与B_s -μ μ（LHCb实验）、遗迹密度（WMAP等宇宙学数据）和暗物质在核上散射截面上限（XENON 100数据）相结合。在约束最小超对称SM（CMSSM）的排除区域导致排斥低于1270 GeV的胶子和低于220 GeV的暗物质候选者的标量质量（m_0）的值低于1500 GeV。对于大的m_0值的极限的胶子和暗物质的候选人减少到970 GeV和130 GeV，分别。如果在拟合中施加125 GeV的希格斯质量，则优选的超对称区域在此排除区域之上，但优选区域的大小强烈依赖于假设的理论误差。
2012-10-05 astro-ph.CO hep-ph
The Abundance and Structure of Subhaloes near the Free Streaming Scale and Their Impact on Indirect Dark Matter Searches
暗物质粒子的自由流动运动在物质功率谱中留下了一个截止点，并设定了最小暗物质晕的尺度。最近的宇宙学$N$体模拟表明，在自由流尺度附近的晕中，中心密度尖点比更大质量的晕中要陡得多。在这里，我们研究的丰度和结构的subhaloes附近的自由流标度在非常高的红移使用一套前所未有的大宇宙学$N$体模拟，在很宽的范围内的主机晕质量。的subhalo丰度被抑制强烈低于自由流动的规模，但subhalo质量函数之间的比率，在截止和没有截止模拟是很好地拟合由一个单一的校正函数，无论主机晕质量和红移。在subhaloes，中央的斜坡是相当浅，比在现场晕，但是，仍然比NFW的配置文件陡峭。与此相反，在晕下的浓度明显大于晕，并取决于晕下的质量。我们比较了两种方法外推的质量浓度关系的晕和subhaloes z=0，并提供了一个新的简单的拟合函数subhaloes，一套大的宇宙学$N$体模拟的基础上。最后，我们估计湮没助推因子的牛奶路大小的晕是1.8和6.2之间。
2020-01-09 astro-ph.CO
Unstable Neutrinos can Relax Cosmological Mass Bounds
目前，轻中微子的质量是宇宙学探测中最严格的限制。特别是普朗克合作报告$ \sum m_ν\leq 0.12\,\mathrm{eV}$在$95\%$ CL内的标准宇宙学模型。这比实验室搜索产生的强一个数量级以上。表面上的宇宙学界限排除了过多的中微子味模型，这些模型可以成功地解释中微子振荡数据。然而，宇宙学束缚的间接性质允许，如果中微子在比宇宙年龄$τ_ν\leq t_U$更短的时间尺度上衰变，那么束缚可以放松到$ \sum m_ν\sim 1\,\mathrm{eV}$。我们提出了如何衰减类型$ν_i\toν_4ϕ$可以实现在一般模型的最小扩展的跷跷板框架。这个想法，然后明确实现的上下文中的$U(1)_{μ-τ}$风味模型。
2022-05-15 astro-ph.CO hep-ph
Less isn't more: Cosmological bounds on the neutrino masses are robust to changes in the neutrino abundance
University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；High Point University（海点大学）
本研究检验宇宙学中微子质量约束对热历史的稳健性，发现光子或暗辐射注入及中微子丰度变化仅使质量上限偏移至多0.004 eV，且中微子温度与质量正相关，降低辐射密度会加剧现有张力。
2026-09-15 astro-ph.CO hep-ph
A Global Bayesian Analysis of Neutrino Mass Data
我们进行了全球贝叶斯分析，目前可用的中微子数据，把振荡实验的数据，无中微子双β衰变（$0νββ$），和精密宇宙学的平等地位。我们评估了未来$0νββ$实验的发现潜力和两种可能的中微子质量排序方案的贝叶斯因子。我们表明，正常秩序的指示仍然是非常温和的，并不强烈依赖于现实的先验假设或宇宙学数据集的不同组合。我们发现一个广泛的范围为$0νββ$发现潜力，这取决于绝对中微子质量尺度，质量排序和可实现的背景水平。
2021-08-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Predicting the dark matter velocity distribution in galactic structures: tests against hydrodynamic cosmological simulations
减少银河系暗物质（DM）搜索中的理论不确定性是一个重要的挑战，因为几个实验现在正在深入研究与流行（粒子与否）候选者相关的参数空间。由于许多DM信号的预测依赖于DM速度分布的知识-直接搜索、被恒星捕获、p波抑制或Sommerdos增强的湮灭率、原始黑洞的微透镜效应等。有必要评估我们目前理论处理的准确性。除了麦克斯韦近似或特设外推宇宙学模拟的拟合，已经提出的方法，自洽地得出DM相空间分布只从银河系的详细质量内容和一些对称性假设（例如爱丁顿反演及其各向异性扩展）。虽然理论上是合理的，但这些方法仍然基于简化的假设，它们与真实星系的相关性可能受到质疑。在本文中，我们使用放大的宇宙学模拟来量化相关的不确定性。在各向同性的假设下，我们从模拟中测得的DM和重子含量预测了速度分布及其矩，并与真实结果进行了比较。作为输入银河系质量模型拟合完整的模拟数据，我们达到了一些速度相关的观测值的预测下降到10%，显着优于一些麦克斯韦模型。这个适度的理论错误在像盖亚任务这样的恒星调查应该允许我们改进银河系质量模型的约束的时候特别令人鼓舞。
2020-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Optimal machine-driven acquisition of future cosmological data
我们提出的地图分类区域的天空，根据其信息增益潜力量化的Fisher信息。这些地图可以指导有针对性的宇宙学搜索的相关物理信息的最佳检索。具体来说，我们计算所观察到的宇宙结构的宇宙学模型中的微扰变化的响应，并绘制各自的贡献的Fisher信息。我们的物理正演建模机制超越了基于统计摘要的当代分析的局限性，以产生个体3D结构的详细表征。我们证明了这一点使用星系计数数据和展示我们的方法通过研究后发座星系团的信息增益的潜力。我们发现，暗条和星系团核心附近的区域（重力下降导致质量吸积）是我们关于宇宙结构形成的物理模型的信息最丰富的区域。因此，在这些地区收集数据将是测试我们的模型预测的最佳选择。在这项工作中提出的结果是他们的第一个，并阐明了宇宙信息在宇宙中的不均匀分布。这项研究为对宇宙的基本物理进行有效的有针对性的搜索铺平了新的道路，其中搜索策略在主动学习框架内通过新的宇宙学数据集逐步完善。
2021-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Shedding light on neutrino self-interactions with solar antineutrino searches
本文研究太阳反中微子搜寻如何约束中微子自相互作用，系统分析四费米子算符和轻标量媒介，并评估JUNO、Hyper-Kamiokande和THEIA的探测能力，证明该方法可探测哈勃张力偏好的参数空间。
2024-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Robust laboratory limits on a cosmological spatial gradient in the electromagnetic fine-structure constant from accelerometer experiments
类星体的吸收光谱数据表明，在宇宙尺度上的电磁精细结构常数$α$存在空间梯度。我们指出，加速度计的实验，包括扭摆和原子干涉仪，可以被用来作为宇宙学的空间梯度在自然界中的基本常数，这会导致违反等效原理的力量测试质量的敏感探头。使用来自Eöt-Wash实验的实验室数据，我们将$α$中沿任何方向的空间梯度约束为$95\%$置信水平下的$| \boldsymbol{\nabla} α/ α| < 6.6 \times 10^{-4}~(\textrm{Glyr})^{-1}$。我们的结果代表了一个数量级的改善实验室界限从时钟为基础的搜索空间梯度在$α$沿观测到的宇宙学$α$偶极子轴。在可预见的将来，加速计实验的改进有望提供足够的灵敏度来测试天体物理数据中看到的宇宙学$α$ -偶极子。
2021-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the most constraining cosmological neutrino mass bounds
我们在这里提出了最新的中微子质量极限利用最近的宇宙学数据集。利用宇宙微波背景温度涨落和偏振测量、Ia超新星光度距离、重子声学振荡观测和生长率参数的测定，我们能够把迄今为止最严格的束缚能限$\sum m_ν<0.09$ eV设定在$95\%$ ~CL。这个非常严格的限制是在没有任何关于哈勃常数值的先验假设的情况下获得的，并且高度损害了作为自然界中潜在中微子质量模式的逆质量排序的可行性。这里获得的结果进一步加强了非常大的多示踪剂光谱调查作为宇宙学遗迹（如中微子）的独特实验室的情况：这将是暗能量光谱仪器（DESI）调查和欧几里得任务的情况。
2021-08-29 astro-ph.CO hep-ph
2020 Global reassessment of the neutrino oscillation picture
本文在最简单的三中微子框架下给出了一个更新的中微子振荡数据的整体拟合。在本研究中，我们包括最新的分析，从一些实验。关于大气和太阳能部门，我们分别对DeepCore和SNO数据进行了更新分析。我们还包括大亚湾和RENO反应堆实验收集的最新电子反中微子数据，以及长基线T2 K和NO $ν$ A测量。这些新的分析导致$θ_{13}$、$θ_{12}$、$Δm_{21}^2$和$|Δm_{31}^2|$的更准确测量。大气角$θ_{23}$的最佳拟合值位于第二个八分圆，但在$\sim2.4σ$仍允许第一个八分圆解。关于CP破坏测量，我们得到的$δ$的首选值是1.08 $π$（1.58 $π$）正常（倒置）中微子质量排序。整体分析更倾向于正常的中微子质量排序与2.5 $σ$。这一偏好比以往全球分析中发现的偏好要温和。新的结果应被视为强大的，由于我们的贝叶斯和频率论方法之间的协议。考虑到只有振荡数据，有一个弱/中等偏好正常中微子质量有序的$2.00σ$。虽然从最新的Gerda、CUORE和KamLAND-Zen结果中添加了无中微子双β衰变，但几乎没有改变这一图景，宇宙学测量在保守的方法中提高了对$2.68σ$的偏好。一个更积极的宇宙学观测数据集组合导致了类似的偏好，即$2.70σ$。这个宇宙学数据集提供了中微子总质量的$2σ$上限，对应于正常（反向）中微子质量排序的$\sumν<0.12$（$0…
2021-01-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Colored Dark Matter
我们探讨了暗物质是由两个稳定的色八重态狄拉克费米子${\cal Q}$构成的最轻强子的可能性。对于$M_{\cal Q}\approx 12.5$ TeV，再现了宇宙学DM丰度，与直接搜索（Rayleigh截面，被$1/M_{\cal Q}^6$抑制，接近目前的界限），间接搜索（通过${\cal Q}{\cal Q}+\bar{\cal Q}\bar{\cal Q}\to {\cal Q}\bar{\cal Q}+{\cal Q}\bar{\cal Q}$重组增强）和碰撞机搜索（其中${\cal Q}$表现为轨道，通过QCD产生的对）兼容。由$\cal Q$和SM夸克、胶子组成的混合强子，具有大的QCD截面，并且无法到达地下探测器。它们的宇宙学丰度比DM小$10^5$倍，因此它们不寻常的信号似乎与边界相容。地球和恒星中的那些物质下沉到它们的中心;地壳和陨石后来积累了次级丰度，尽管它们目前的丰度取决于我们无法从第一原理计算出的核和地质性质。
2019-02-01 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Unsupervised Searches for Cosmological Parity Violation: Improving Detection Power with the Neural Field Scattering Transform
针对无模拟星表依赖的宇宙学宇称破缺探测在小样本下性能不足的问题，提出神经场散射变换NFST，以可学习神经场滤波器增强WST，数据效率较CNN和WST分别提升4倍和32倍，并在有限数据下实现最高6σ探测。
2024-05-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological Entropy and Black Holes in Galactic Halos
在这次演讲中，我们讨论了中等质量黑洞（IMBHs）的远距离源的放大; ESTO搜索研究了事件时间$2 h \lesssim t_0 \lesssim 2 y$相应的质量范围内$10^{-6} M_{\odot} \lesssim M \lesssim 100 M_{\odot}$。我们认为，更大的质量高达$10^6 M_{\odot}$也是相当大的兴趣的论点有关的熵的宇宙。百分之一质量的暗能量可以提供总熵的百分之九十九。
2009-02-28 astro-ph.CO
Primordial magnetic fields from self-ordering scalar fields
在早期宇宙中，一个破坏平衡的相变可能导致宇宙缺陷的形成。由于这些缺陷不仅动态地激发标量和张量类型的宇宙学扰动，而且还激发矢量类型的宇宙学扰动，因此它们可以作为原始磁场的源。在这项研究中，我们计算的时间演化和磁场，是由一种类型的宇宙缺陷，称为全球纹理，使用非线性西格玛（NLSM）模型。基于标准宇宙学微扰理论，我们用解析和数值方法证明了织构在光子和重子流体之间产生矢量模相对速度，这必然导致在很宽的尺度范围内产生磁场.我们发现，在辐射占优时期，磁场的振幅由$k\lesssim 1$高斯给出，$^{-1}$是O（N）对称标量场的真空期望值.通过将我们的数值结果外推到更小的尺度，我们期望在红移$z\gtrsim 1100$的$k\gtrsim 1$ Mpc $^{-1}$尺度上的$B\sim {10^{-17}}((1+z)/1000)^{-1/2}({v}/{m_{\rm pl}})^2({k}/{\rm Mpc^{-1}})^{1/2}/{\sqrt{N}}$高斯。这可能是今天在大尺度上观察到的磁场的一个种子。
2015-01-26 astro-ph.CO
Cosmological parameters constraints from galaxy cluster mass function measurements in combination with other cosmological data
我们提出了从星系团质量函数测量的组合中获得的宇宙学参数约束（Vikhlinin等，2009 a，b），使用过去三年获得的新宇宙学数据：使用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）天文台更新宇宙微波背景各向异性测量，并使用南极望远镜（SPT）在较小的角尺度上进行测量，新的哈勃常数测量，重子声学振荡和超新星Ia型观测。得到了中微子总质量和中微子有效粒子数的新的约束条件。在具有大质量中微子自由数的模型中，对这些参数的约束明显不那么强，所有考虑的宇宙学数据都与非零总中微子质量\approx 0.4 eV一致，并且大于中微子物质的标准有效数N_eff \approx 4。这些限制相比，在短基线的中微子振荡搜索的结果。提出了更新的暗能量状态方程参数约束。我们表明，考虑到系统的不确定性，目前的集群质量函数数据提供了类似的强大的约束暗能量状态方程相比，超新星Ia型观测的约束。
2012-02-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Searches for continuous gravitational wave signals and stochastic backgrounds in LIGO and Virgo data
我们目前的结果，从最近的LIGO和处女座的数据连续引力波信号（CW）的旋转中子星和随机引力波背景（SGWB）的搜索。演讲的第一部分是专门讨论CW分析，重点是两种类型的搜索。在已知中子星的有针对性的搜索中，使用恒星参数的精确知识来应用最优滤波方法。在没有信号检测的情况下，在少数情况下，可以设置应变幅度的上限，该上限超过了将自旋下降能量损失归因于引力波发射而得出的自旋下降极限。相比之下，盲全天搜索并不针对特定的源，而是尽可能地探索参数空间的大部分。完全相干的方法不能用于这类搜索，这带来了非平凡的计算挑战。演讲的第二部分重点是SGWB搜索。一个随机的引力波背景是由许多宇宙学或天体物理学起源的非相干源叠加而产生的。鉴于这种信号的随机性，不可能使用单个检测器将其与噪声区分开。典型的数据分析策略依赖于将来自一对或几对检测器的数据互相关，这允许将搜索的信号与仪器噪声区分开。还讨论了这两种源的下一代干涉仪的预期灵敏度和探测前景。
2012-01-16 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Status of Light Sterile Neutrino Searches
短基线振荡的一些异常结果可能暗示在eV质量范围内存在一个或多个轻的无菌中微子态，并引发了一波新的实验努力，以寻找活性和无菌中微子态之间的振荡的明确签名。本文旨在对2019年年中的光无菌中微子搜索状况进行全面回顾：我们不仅讨论了反应堆，源，大气和加速器中微子振荡实验的基本实验方法和灵敏度，而且还讨论了直接中微子质量实验和宇宙学观测所产生的互补边界。此外，我们回顾了目前的全球振荡分析，包括运行反应堆和大气中微子实验的约束条件。他们允许设置更严格的界限上的积极的不育振荡参数，但尚未能够提供一个明确的结论eV尺度的不育中微子的存在。
2019-11-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Joint halo mass function for modified gravity and massive neutrinos I: simulations and cosmological forecasts
我们提出了一个晕质量函数准确的完整相关的胡-Sawicki $f(R)$参数空间的基础上球形塌缩计算和校准的一套修改后的重力$N$体模拟，包括大量的中微子。我们调查的能力，目前和即将到来的星系团观测检测偏离广义相对论，同时限制总中微子质量，包括系统的不确定性。我们的研究结果表明，大质量中微子和修正引力效应之间的简并性是目前寻找新的星系团引力物理的限制因素，但未来的调查将能够打破简并性。
2018-06-19 astro-ph.CO
