WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景（CMB）测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质（DM）的约束：m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是，我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端，作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果，同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。（目的）研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方，估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。（结果）在所研究的DM质量范围内，DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述，即DM湮灭过程中中微子带走的能量比例。作为主要结果，我们提供了一个简单而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明，热遗迹DM在CoGeNT，DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少，肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外，我们的发现强烈反对这样一种说法，即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO 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
Light WIMPs, Equivalent Neutrinos, BBN, and the CMB
将最近对氦和氘原始丰度的观测测定结果的更新与BBN的预测进行比较，以推断重子与光子的普适比（或目前的宇宙重子质量密度参数Omega_B h^2），并限制中微子的有效数（N_eff）和等效中微子数（Δ N_nu）。这些BBN的结果进行比较，来自独立的普朗克CMB数据。在没有轻WIMP（chi）的情况下，N_eff = 3.05（1 + Delta N_nu/3）。在这种情况下，BBN和CMB之间有很好的一致性，但联合拟合发现Δ N_nu = 0.40 +/- 0.17，不利于2.4 σ的标准大爆炸核合成（SBBN：Δ N_nu = 0），以及3.5 σ的无菌中微子（Δ N_nu = 1）。在存在轻WIMP的情况下，N_eff和Delta N_nu之间的关系取决于WIMP质量，导致N_eff、Delta N_nu和m_chi之间的简并。互补和独立的BBN和CMB数据可以打破这些简并。根据光WIMP（马约拉纳或狄拉克费米子，实标量或复标量）的性质，联合BBN + CMB分析将m_chi的下限设定在0.5至5 MeV的范围内，并且它们确定了m_chi在5至10 MeV范围内的最佳拟合值。BBN + CMB的联合分析发现了等效中微子数的最佳拟合值，Δ N_nu = 0.65，几乎与WIMP的性质无关。最佳拟合仍然不支持不存在暗辐射（在95%的置信度下，Δ N_nu = 0），同时允许存在无菌…
2014-01-21 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Constraining the Initial Primordial Black Hole Clustering with CMB-distortion
原始黑洞的合并速率取决于它们的初始聚集。在缺乏与短尺度和大尺度相关的原初非高斯性的情况下，原初黑洞在其形成时呈泊松分布。然而，局域型的原初非高斯性可能与大尺度上的原初黑洞相关。我们表明，未来的实验寻找CMB $μ$ -失真将测试的假设初始原生黑洞集群引起的本地非高斯性，而现有的限制已经表明，显着的非高斯性是必要的诱导原生黑洞集群。
2021-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light WIMPs And Equivalent Neutrinos
非常轻的WIMP（chi），在早期宇宙后期湮灭的热遗迹，改变了BBN和复合时的能量和熵密度。BBN与CMB相结合，可以消除轻WIMP和等效中微子之间的一些简并性，限制它们的存在和性质。根据光WIMP（马约拉纳或狄拉克费米子，实标量或复标量）的性质，联合BBN + CMB分析将下限设定为0.5 - 5 MeV（m_chi/m_e > 1 - 10）的范围内的m_chi，它们确定了5 - 10 MeV范围内的m_chi的最佳拟合值。BBN + CMB联合分析发现等效中微子数的最佳拟合值Δ N_nu ~ 0.65，几乎与WIMP的性质无关。在没有轻WIMP（m_chi > 20 MeV）的情况下，N_eff = 3.05（1 + Delta N_nu /3）。在这种情况下，BBN和CMB之间有很好的一致性，但联合拟合显示Δ N_nu = 0.40+-0.17，不利于标准大爆炸核合成（SBBN）（Δ N_nu = 0）在~ 2.4 sigma，以及一个不育中微子（Δ N_nu = 1）在~ 3.5 sigma。最佳的BBN + CMB联合拟合不利于暗辐射的缺乏（Δ N_nu = 0，约95%的置信度），而允许存在无菌中微子（Δ N_nu = 1，约1 σ）。对于这里考虑的所有情况，锂问题仍然存在。这些结果在TAUP 2013会议上发表，基于Nollett & Steigman（2013）。
2014-02-21 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Revisiting constraints on WIMPs around primordial black holes
虽然质量为$M_{\rm PBH} \gtrsim 10^{-11} \, M_\odot$的原始黑洞（PBH）不可能构成全部的暗物质，但即使是这些物体的一小部分的存在也会产生深远的天体物理学后果。一个次优势的PBH人口将有效地吸积暗物质粒子之前，物质辐射平等，引起高密度的暗物质尖峰。我们考虑暗物质主要由弱相互作用大质量粒子（WIMP）和来自PBH的小次主导贡献组成的情况，并使用各向同性伽马射线背景（IGRB）和宇宙微波背景（CMB）的观测重新审视了对WIMP在这些尖峰中湮灭的约束，对于WIMP质量，湮灭通道，截面，PBH质量函数我们发现，使用IGRB得到的约束已显着高估（在某些情况下，由许多数量级），并使用CMB的观测得到的限制通常是强于，或可比的，来自IGRB。重要的是，我们表明，$\sim \mathcal{O}(M_\odot)$ PBH仍然可以显着贡献的暗物质密度足够低的WIMP质量和p波湮灭截面。
2022-07-19 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs, FIMPs, and Inflaton phenomenology via reheating, CMB and $ΔN_{eff}$
本文分析了暴胀后通过引力与非引力衰变通道的再加热动力学，结合$α$-吸引子模型探讨了暴胀子衰变、CMB功率谱与暗物质产生的联系，揭示了引力衰变在设定暗物质质量上限中的关键作用及FIMP和WIMP的实验现象学影响。
2023-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining graviton non-Gaussianity through the CMB bispectra
张量非高斯性是检验对称性和暴胀时期是否存在更高自旋场的关键因素。事实上，引力子的三点相关器的形状完全由de Sitter阶段的对称性所固定，并且在宇称守恒的情况下，仅从普通引力作用量加上称为（Weyl）$^3$作用量的高阶导数项中得到贡献。利用宇宙微波背景（CMB）双谱，讨论了（Weyl）$^3$项对三点张量贡献的当前和未来界.我们的结果表明，即将到来的实验，如LiteBIRD，CMB-S4和CORE，将检测到（Weyl）$^3$项的存在，如果$M_p^4 L^4 \sim 10^{17} r^{-4}$，其中$L$参数化的（Weyl）$^3$项的强度和$r$是张量标量比，对应于$L\gtrsim 3.2 \times 10^5 M_p^{-1}$，而目前的上限是$M_p^4 L^4 = (1.1 \pm 4.0) \times 10^{19} r^{-4}$（68%CL）。
2019-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining dark photon model with dark matter from CMB spectral distortions
标准模型（SM）的许多扩展都包括一个暗扇区，它可以通过一个亮介质与SM扇区相互作用。我们探索的可能性，探测这样一个黑暗的部门，通过研究的扭曲的CMB光谱的黑体形状，由于弹性散射之间的暗物质和重子通过隐藏的光介质。我们特别关注的模型，其中暗扇区规范玻色子动力学混合与SM和目前的未来实验前景的PIXIE样实验，以及它的比较，现有的边界从互补的地面实验。
2017-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal WIMPs as Dark Radiation
人们一直认为，只有轻的物质才能表现为辐射，并解释了普朗克望远镜、WMAP9望远镜、南极望远镜和ATACAMA望远镜最近观测到的暗辐射。在这项工作中，我们将表明，GeV尺度的WIMP可以解释暗辐射以及。如果重WIMP的一部分在热冻结后以非热方式产生，则它们可能会模拟半中微子物质的效应。此外，我们将展示如何BBN，CMB和结构形成的界限可能被规避。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the interaction between dark matter and dark energy with CMB data
我们简要地讨论了一个有趣的情况下，现象学的非引力耦合在黑暗的部门，其中的相互作用被参数化为能量转移从暗物质到暗能量或相反。我们表明，一个非零耦合与能量流从后者到前者导致一个完全和解的高和低的红移观测之间的紧张局势存在于标准宇宙学模型。
2017-07-02 astro-ph.CO hep-ph
A Proposal for Constraining Initial Vacuum by CMB
我们提出了一个理论框架，可以约束初始真空的宇宙微波背景（CMB）的观测。一个通用的真空没有任何特定的选择先验，从而保持两个Bogolyubov系数的分析，我们从两点和三点关联函数计算可观察到的参数。因此，我们只剩下从两个复Bogolyubov系数约束四个模型参数。我们还演示了一种方法，找出Bogolyubov系数之间的约束关系，利用理论的归一化条件和观测数据的功率谱和双谱的CMB。最后，我们讨论了可能的利弊分析。
2017-11-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining Scale-Dependent Non-Gaussianity with Future Large-Scale Structure and the CMB
我们预测了宇宙微波背景辐射和大尺度结构对原初非高斯模型的联合约束。本文研究了广义非高斯局部模型，其中参数f_NL被提升为尺度函数，并给出了适用于任意形式f_NL（k）的主成分分析。以Planck、DES和BigBOSS观测为例，强调CMB和LSS的互补性，预测幂律f_NL（k）模型的约束条件，并引入尺度依赖非高斯性度量的优值.
2012-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraining stochastic gravitational wave background from weak lensing of CMB B-modes
随机引力波背景（SGWB）通过弱透镜效应影响CMB各向异性。与由于仅使光子轨迹偏转的大尺度结构引起的弱透镜作用不同，SGWB具有沿着轨迹旋转偏振矢量的附加效果。我们研究了这两种效应的相对重要性，偏转和旋转，特别是在由SGWB引起的弱透镜效应引起的E模式到B模式功率转移的背景下。使用弱透镜畸变的CMB作为探针，我们得到的光谱能量密度（$Ω_{GW}$）的SGWB，来源于不同的红移，而不假设任何特定的模型为它的起源的约束。我们提出了这些界限$Ω_{GW}$不同的幂律模型表征的SGWB，表明阈值以上，可观察到的印记的SGWB必须存在于CMB。
2016-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Constraining dark photons and their connection to 21 cm cosmology with CMB data
在非均匀宇宙中，暗光子到普通光子（反之亦然）的宇宙学转换可能发生在大量共振红移处。这改变了CMB观测到的能谱和小尺度各向异性的程度。我们利用EAGLE模拟的结果来获得沿随机视线的转换概率，以量化这些影响。然后，我们将我们的研究结果的情况下，暗光子来源于暗物质衰变和他们的高红移转换成普通光子修改全球21厘米信号预期从宇宙黎明时代。具体地说，我们表明，转换人口的光子在瑞利-金斯尾巴的CMB解释的吸收强度观察到的EDGES的参数空间的一个重要部分，被排除从COBE/FIRAS的亮度温度测量和CMB各向异性测量普朗克和SPT。
2020-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Self-annihilating dark matter and the CMB: reionizing the Universe and constraining cross sections
我总结了最近的进展，在确定自湮灭的WIMP暗物质的重组历史的修改的影响，在时间早于天体物理对象的形成。根据质量和自湮灭截面，WIMP DM可以在z > 6处再现相当数量的总自由电子丰度;如已知的，这影响CMB温度和偏振相关谱，并且可以用于在粒子质量与截面平面中设置严格的边界。WMAP 5的数据已经强烈反对能够解释最近宇宙正电子和电子异常的DM湮灭的区域，而原则上普朗克任务有可能看到由该区域的候选者产生的信号，或者来自热湮灭截面<sv>=3e-26 cm 3/s和质量低于50 GeV的WIMP。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Complementarity of direct detection experiments in search of light Dark Matter
寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质实验主要使用核反冲（NR）来探测WIMP。米格达诱导的电子反冲（ER）提供了额外的灵敏度，以光暗物质与$\mathcal{O}(\text{GeV}/c^2)$质量。在这项工作中，我们使用贝叶斯推断来找到参数空间，未来的探测器，如XENONNT和SuperCDMS SNOLAB将能够通过NR，Migdal诱导的ER或其组合来检测WIMP暗物质。我们确定的区域，每个探测器是最好的约束暗物质质量和自旋独立的横截面和推断两个或两个以上的检测配置是互补的约束这些暗物质参数，通过综合分析。
2022-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
MIT（麻省理工学院）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
2025-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the topology of the Universe derived from the 7-year WMAP CMB data and prospects of constraining the topology using CMB polarisation maps
我们施加约束的宇宙拓扑结构确定从搜索匹配的圆圈在宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性模式的7年WMAP数据。我们特别注意该方法对天空图的残留前景污染的敏感性。在更高分辨率的WMAP W波段图中搜索匹配的背靠背圆对，可以对拓扑结构施加更严格的约束。我们的研究结果排除了具有拓扑结构的宇宙，这些拓扑结构预测了半径大于约10度的成对圆。这使得一个平坦宇宙的基本域的大小下限约为27.9 Gpc。我们还研究了约束宇宙的拓扑结构的可能性，通过匹配的圆统计适用于极化CMB各向异性地图。与迄今为止简单分析温度数据相比，在拓扑研究中使用CMB偏振图的优势得到了清楚的证明。它被发现，普朗克和下一代CMB实验数据的噪声水平不再是令人望而却步，应该足够低，使这些研究的偏振图的使用。
2013-03-16 astro-ph.CO gr-qc
A closer look at CMB constraints on WIMP dark matter
我们使用宇宙微波背景数据从WMAP，SPT，BICEP，和QUaD实验获得的暗物质粒子质量$m_χ$的约束，并表明，合并后的数据需要$m_χ> 7.6$ GeV在95%的置信水平的$χχ\rightarrow b \bar b$通道假设$s-$波湮灭和热截面$<σ_{\rm a} v> = 3 \times 10^{-26}$ cm $^3/$ s。我们研究是否绑定$m_χ$是敏感的$σ_8$测量星系团的观测。$σ_8$的大不确定性和$Ω_{\rm m}$的简并性只允许暗物质质量束缚有很小的改进。对于$χχ\rightarrow b \bar b$通道，增加$N_{\rm eff} = 3.85$的有效类中微子自由度的数量可以在95%的置信度下提高与$m_χ> 8.6$ GeV的结合质量。我们还研究了$z<60$的暗物质晕对宇宙的影响。我们计算的Ostriker-Vishniac功率产生的部分再电离在中间红移$10<z<60$，但发现效果是小的。我们讨论了大角度偏振作为暗物质湮灭的补充探针的重要性。通过进行蒙特卡罗模拟，我们表明，未来的实验，测量从$20 < l < 50$的$EE$功率谱可以排除$m_χ\sim$ 10 GeV在2（3）$σ$水平提供的误差条小于4（3）$\times$宇宙方差。我们表明，普朗克实验将显着提高我们的知识的暗物质属性。
2012-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal WIMPs as "Dark Radiation" in Light of ATACAMA, SPT, WMAP9 and Planck
普朗克和WMAP 9卫星以及ATACAMA和南极望远镜最近提供了关于喜剧微波背景角功率谱的结果。数据初步表明，在早期宇宙中存在额外的辐射成分。在这里，我们表明，这个额外的组件可以模仿普通的WIMP暗物质粒子的大部分是冷的，但与一小部分是非热产生的相对论状态。我们提出了几个例子的理论，这种情况下，明确实现，并探讨相关的参数空间与BBN，CMB和结构形成界限一致。
2013-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld Enhancement of DM Annihilation: Resonance Structure, Freeze-Out and CMB Spectral Bound
在过去的几年里，人们对WIMP暗物质模型产生了一些兴趣，该模型具有通过索末菲增强机制的速度依赖截面，索末菲增强机制是由于暗区中的大质量玻色子引起的非相对论效应。在本文的第一部分中，我们找到了三种不同模型势，库仑势，球势和球锥势的助推因子的解析表达式，并与Yukawa势的数值解进行了比较。我们发现，所有的潜力的共振模式可以被铸造成相同的普遍形式。在文章的第二部分中，我们通过数值求解玻尔兹曼方程，对索末菲增强模型的暗物质遗迹密度进行了详细的计算。我们计算预期的扭曲的CMB黑体光谱从WIMP湮灭，并比较这些由FIRAS设置的界限。我们的结论是，只有一小部分的参数空间可以排除由FIRAS的意见。
2011-01-05 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the Spin-Dependent WIMP-Nucleon Cross Sections with XENON1T
报道了XENON 1 T暗物质搜索实验中自旋相关的弹性弱相互作用大质量粒子（WIMP）核子散射的首次实验结果。该分析使用XENON 1 T的全吨年曝光量来限制自旋相关的仅质子和仅中子的情况。没有观察到显着的信号过量，和配置文件的似然比分析被用来设置排除限制的WIMP核子相互作用。这包括迄今为止对WIMP-中子截面的最严格约束，在30 GeV/c ${}^2$和90%置信水平下，最小值为$6.3\times10^{-42}$ cm $^2$。结果进行了比较，从对撞机搜索和用于排除新的参数空间中的轴向矢量介体的等腰理论。
2019-04-30 astro-ph.CO hep-ph
A generalized method of constraining Warm Inflation with CMB data
针对暖暴胀标量功率谱难以表示为$k$函数、无法直接接入CAMB与CosmoMC/Cobaya进行MCMC约束的问题，提出一种无需慢滚近似的广义转换方法，适用于复杂耗散系数和暴胀子势。
2024-09-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Constraining Light Gravitino Mass from Cosmic Microwave Background
我们研究了在未来的宇宙微波背景（CMB）观测中限制轻引力子质量m_{3/2}的可能性。质量m_{3/2} <O（10）eV的轻引力子模型是一个非常有趣的模型，因为它不受宇宙学引力子问题的影响，此外，它可以与许多重子生成/轻子生成的场景（如热轻子生成）相兼容。我们表明，CMB各向异性的透镜可以是一个很好的探针m_{3/2}，并获得预期的约束m_{3/2}从未来的CMB调查，如PolarBeaR和CMBpol实验的透镜电位的精确测量。如果引力子质量为m_{3/2} =1 eV，我们将得到引力子质量的约束为m_{3/2} < 3.2 eV（95% C. L.）对于Planck+PolarBeaR组合和m_{3/2} =1.04^{+0.22}-0.26} eV（68% C. L.）关于CMBpol贝叶斯模型的选择问题进行了讨论。
2009-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraining burdened PBHs with gravitational waves
本文研究记忆负担对轻质量原初黑洞霍金蒸发引力波谱的影响，利用Planck及未来CMB实验的ΔN_eff测量，对旋转和非旋转原初黑洞的反作用参数给出严格约束。
2024-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining non-minimally coupled $β$-exponential inflation with CMB data
$β$ -指数暴胀是由一类原始势驱动的，它是在膜世界场景的框架中导出的，它推广了著名的幂律暴胀。在本文中，我们更新了以前的最小耦合$β$ -指数模型[1]的约束条件，并推广了结果，还导出了非最小耦合情况下的方程。根据最新的宇宙微波背景的温度和偏振图以及聚类数据对两种模型的预测进行了检验。我们还比较了这些模型的预测与标准的$Λ$ CDM宇宙学使用偏差信息准则（DIC），并发现观测数据显示出适度的偏好，非最小耦合$β$指数暴胀模型。
2022-06-22 astro-ph.CO gr-qc
Constraining long-lived dark sector particles with CMB and Lyman-$α$
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
通过CMB和Lyman-α数据约束长寿命暗物质粒子的参数空间，探索其对宇宙热历史的影响。
2026-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Planck scale physics with CMB and Reionization Optical Depth
我们提出了一个双向的相互作用的原理证明在非常早期的宇宙和后期的观测物理。我们发现的原始机制之间的关系，负责大规模的功率抑制的原始功率谱和再电离光学深度$τ$的值。这些机制可影响$τ$的估计。我们表明，使用未来的测量$τ$，人们可以获得前暴胀动力学的约束，提供了一个新的窗口非常早期的宇宙物理。此外，新的重新估计的$τ$可以潜在地解决$τ$的高和低$\ell$测量之间的适度差异，因此为功率抑制异常及其原始起源提供经验支持。
2017-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining primordial black holes and primordial curvature power spectrum with extragalactic muon neutrino
Qufu Normal University（曲阜师范大学）
研究由WIMPs和PBHs组成的混合暗物质情景，通过分析PBHs周围WIMP湮灭产生的河外中微子通量，得出PBHs中暗物质比例上限及原初曲率功率谱上限，为相关研究提供了新约束。
2026-08-26 astro-ph.CO
Taller in the saddle: constraining CMB physics using saddle points
宇宙微波背景（CMB）温度（热点和冷点）极值点的统计在文献中已经得到了很好的探索，并已被用来约束早期宇宙的模型。在这里，我们将CMB中的临界点的研究扩展到去除极值后剩余的集合，即鞍点。我们执行堆栈的温度和偏振温度鞍点在CMB的模拟，以及从普朗克卫星的数据。然后，我们计算鞍点堆栈的理论配置文件，给定的基本功率谱的CMB。作为这样的堆栈的效用的一个例子，我们约束模型的宇宙双折射，并比较约束力的鞍点与极值点。我们发现，在双折射的具体例子中，我们可以在我们的分析中使用鞍点比使用极值更严格的约束。事实上，我们发现我们的鞍点分析产量接近最优约束，通过比较功率谱分析。因此，我们建议，在鞍点上的叠加，在一般情况下，是一个有用的方法来测试非标准的物理效应，改变CMB功率谱。
2019-03-04 astro-ph.CO
Constraining the topology of the Universe using the polarised CMB maps
我们研究了通过匹配圆统计量应用于极化宇宙微波背景（CMB）各向异性图来约束宇宙拓扑结构的可能性。与迄今为止简单分析温度数据相比，在拓扑研究中使用CMB偏振图的优势得到了清楚的证明。我们测试我们的算法，以搜索对匹配的圆模拟CMB地图的3-环面拓扑的宇宙。它被发现，普朗克和下一代CMB实验数据的噪声水平不再是令人望而却步，应该足够低，使这些研究的偏振图的使用。对于这样的实验，可以检测到的背靠背匹配圆的最小半径被确定。我们还表明，再电离后产生的极化不会对匹配圆的可探测性产生影响。
2018-02-08 astro-ph.CO
Constraining the CMB Optical Depth Through the Dispersion Measure of Cosmological Radio Transients
最近发现的快速射电暴FRB 150418等河外射电瞬变的色散测度可以用来测量星系际介质中自由电子的柱密度。同样的电子也散射了宇宙微波背景（CMB）光子，影响了宇宙学参数的精确测量。我们探讨了再电离时期（EoR）期间存在的无线电瞬变的色散测量和CMB的总光学深度$τ_{CMB}$之间的联系，表明这种瞬变的存在将提供一个新的灵敏的探测$τ_{CMB}$。作为一个例子，我们考虑FRB的种群。假设它们存在于EoR期间，我们表明：（i）这样的源可以通过测量$τ_{CMB}$来探测再电离历史，精度低于百分之一，（ii）它们可以通过平方公里阵列等仪器进行高显著性检测。
2016-11-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining Hybrid Natural Inflation with recent CMB data
我们研究了混合自然暴胀（HNI）模型及其在CMB观测中的一些实现，主要是普朗克温度和WMAP-9偏振，并与最近发布的BICEP 2数据集进行了比较。HNI的暴胀扇区基本上由势$V(ϕ) = V_0(1+a\cos (\fracϕ{f} ) )$给出，其中$a$是小于或等于1的正常数，$f$是（伪南武-戈德斯通）对称性破缺的尺度。我们表明，描述的HNI模型实现，我们只需要两个观测值;频谱指数$n_s$，张量标量比，和一个自由参数的余弦函数$a$的振幅。我们发现，为了使HNI模型与BICEP 2观测兼容，我们需要一个大的正运行的光谱。我们发现，在模型最一致的情况下，这可能会过度产生原始黑洞。如果像最近争论的那样，BICEP 2的数据不符合原始引力波，这种情况可能会得到缓解。
2015-02-04 astro-ph.CO hep-ph
Constraining primordial non-Gaussianity using two galaxy surveys and CMB lensing
下一代星系巡天将能够测量超出等尺度的扰动。在这些超大尺度上，原始非高斯性留下的特征可以揭示早期宇宙中微扰产生的机制。我们对约束局部类型非高斯性及其具有简单尺度依赖性的双参数扩展进行了预测分析。我们结合不同的聚类测量从未来的星系调查-21厘米的强度映射调查和两个光度星系调查-通过多示踪剂的方法。此外，我们然后包括CMB透镜从CMB阶段4实验中的多示踪剂，这可以改善偏置参数的约束。我们通过结合SKA 1（类欧几里得（LSST）巡天）和CMB-S4透镜效应预测了$σ(f_{\rm NL}) \simeq 0.9$（1.4）。使用CMB透镜，$f_{\rm NL}$的精度提高了2倍，表明联合分析很重要。在运行$f_{\rm NL}$的情况下，我们的结果表明，即将到来的宇宙学调查的组合可以实现$σ(n_{\rm NL}) \simeq 0.12$（0.22）的运行指数。
2019-08-13 astro-ph.CO
Constraining the evolution of the CMB temperature with SZ measurements from Planck data
CMB温度-红移关系T_CMB（z）=T_0（1+z）是标准宇宙学的一个重要预言，但在许多非标准模型中却被违背。将可能的偏差限制到这个定律是测试Lambda CDM范式和寻找新物理学线索的有效方法。我们用从普朗克温度图上得到的70 ~ 353 GHz频率范围内的Sunyaev Zel'dovich效应谱，在红移0.01 ~ 0.94范围内，测定了普朗克SZ星团表的一个子样品（104个星团）的T_CMB（z），精度达3%。采用Monte-Carlo马尔可夫链方法，利用不同频率的SZ强度变化Δ I_SZ（nu），对星系团红移处的T_CMB（z）进行了个别测定。通过将该方法应用于104个团簇的样本，我们将形式T_CMB（z）=T_0（1+z）^（1-beta）的可能偏差限制为beta= 0.022 +/- 0.018，在1 sigma的不确定度下，与标准模型的预测一致。将这些测量结果与先前发表的结果相结合，我们得到beta=0.016+/-0.012。
2015-02-27 astro-ph.CO
Constraining primordial tensor features with the anisotropies of the Cosmic Microwave Background
通常假设宇宙尺度上的引力波随机背景遵循一个几乎与尺度无关的功率谱，正如暴胀范式一般预测的那样。然而，不难想象，光谱可能具有强烈的尺度依赖特征，例如，通过旁观者轴子-规范场在暴胀期间的瞬态动力学。使用的温度和偏振图从\textit{Planck}和BICEP/凯克数据集，我们寻找这样的功能，以一个对数正态颠簸的原始张量谱在CMB尺度的例子。我们目前没有发现任何证据表明存在凸点样张量特征，但表明未来的CMB实验，如LiteBIRD和CMB-S4，将大大提高我们确定这种凸点的幅度，位置和宽度的前景。我们还强调了在角度尺度$\ell\gtrsim 100$约束这些功能的脱透镜的作用。
2022-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Constraining Warm Inflation with CMB data
我们直接用最新的CMB数据来对抗暖膨胀观测预测。我们专注于一个线性的温度（T）耗散系数结合最简单的模型的通货膨胀，一个四次混沌潜力。虽然在标准的冷暴胀版本中被排除在外，耗散降低了张量与标量的比值，并使四次混沌模型在可观测的允许范围内。我们将使用CosmoMC软件包来推导模型参数的约束条件：引起耗散的耦合常数的组合，对热浴有贡献的相对论自由度的有效数量，以及暴胀子势中的四次耦合。我们不假定先验的幂律原始谱，也不固定视界出口处的e折叠数。从动力学出发，根据模型参数，导出了e-折叠数与层位交叉处的同动尺度之间的关系，从而得到了依赖于$k$的原始功率谱。我们研究了文献中考虑的两种可能性的频谱，与暴胀子波动具有热或非热起源，并讨论了数据的能力，以约束模型参数。
2018-03-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Dark Matter-Neutrino Interactions using the CMB and Large-Scale Structure
利用普朗克和大尺度结构实验的最新宇宙学数据，对暗物质和中微子的弹性散射截面进行了新的研究。我们发现最强的约束是由莱曼-α森林设定的，如果截面是常数，则给出sigma_{DM-neutrino} < 10^{-33}（m_DM/GeV）cm ^2;如果它与温度平方成比例，则给出当前的值sigma_{DM-neutrino} < 10^{-45}（m_DM/GeV）cm ^2。这是迄今为止对DM-中微子相互作用最强有力的限制，表明人们可以利用宇宙中物质的分布来探测暗（“不可见”）相互作用。此外，我们还发现，热MeV DM和一个恒定的弹性散射截面的情况下，自然预测（i）截断在莱曼α尺度的物质功率谱，（ii）N_eff ~ 3.5 +/- 0.4，（iii）H_0 ~ 71 +/- 3 km/s/Mpc和（iv）中微子质量的可能产生。
2014-01-29 astro-ph.CO 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
Constraining dark sector perturbations I: cosmic shear and CMB lensing
我们目前和未来的约束状态方程的暗区扰动。考虑的状态方程是对应于广义标量场模型和时间同态不变的$L(g)$理论，相当于相对论弹性介质的模型，也违反了大质量引力洛伦兹。我们开发这些模型的可观察到的影响的理论理解。为了约束这些模型，我们使用CMB温度数据从普朗克，BAO测量，CMB透镜数据从普朗克和南极望远镜，和弱星系透镜数据CFHTLenS。我们发现非平凡的排除参数的范围内，虽然数据仍然与$w=-1$兼容。我们衡量未来的实验将如何帮助约束参数。这是通过对CMB实验（如CoRE和PRISM）和断层星系弱透镜调查的可能性分析来完成的，重点是欧几里德在轻度非线性尺度上的潜在辨别力。
2015-06-26 astro-ph.CO
Constraining Fundamental Physics with Future CMB Experiments
普朗克实验将很快提供一个非常精确的测量宇宙微波背景各向异性。这将使宇宙学家以前所未有的精度确定大多数宇宙学参数。未来的实验将以更好的角分辨率和更好的偏振灵敏度来改进和补充普朗克数据。宇宙微波背景辐射功率谱的这一未探测区域包含了许多感兴趣的参数信息，包括中微子质量、重组时相对论粒子的数量、原始氦丰度以及暗物质自湮灭注入的额外电离光子。我们回顾了CMB上的每个参数的印记，并通过对模拟数据的合成实现进行Monte Carlo分析来预测未来实验可实现的约束。我们发现，下一代卫星任务，如CMBPol可以提供有价值的限制，精度接近预期在当前和不久的将来的实验室实验。最后，我们讨论了宇宙学和基础物理学之间的这种交叉的影响。
2010-05-20 astro-ph.CO
Constraining the neutrino mass using a multi-tracer combination of two galaxy surveys and CMB lensing
测量中微子总质量是下一代宇宙学数据集最令人兴奋的机会之一。我们研究的可能性，检测中微子总质量使用大规模集群在21厘米强度映射和光度星系调查，与CMB信息。我们包括规模依赖的晕偏置的贡献，由于大量中微子的存在，并使用多示踪剂分析，以减少宇宙方差。SKAO-MID 21 cm强度图与Stage 4 CMB的多示踪剂组合，仅使用线性聚类信息（$k_{\rm max} = 0.1\, h/$ Mpc），而不需要光学深度的先验信息，就可以将中微子总质量的不确定性大大缩小到$σ(M_ν) \simeq 45\,$ meV。当我们向多示踪剂添加从LSST预期的聚类信息时，预测是$σ(M_ν) \simeq 12\,$ meV。
2021-11-26 astro-ph.CO
Constraining Viscous Dark Matter in light of CMB Spectral Distortion
本文计算了粘性暗物质与重子相互作用引起的CMB谱畸变，利用COBE/FIRAS和PIXIE观测约束了粘性暗物质的参数空间。
2024-04-20 astro-ph.CO
Testing scenarios of primordial black holes being the seeds of supermassive black holes by ultracompact minihalos and CMB $μ$-distortions
超大质量黑洞和中等质量黑洞被认为存在于宇宙中。对于它们的起源，没有确定的天体物理学解释，文献中考虑到这些大质量黑洞（MBH）可能是原始黑洞（PBH），黑洞是在早期宇宙（远早于物质辐射平等）由于原始超密度的直接坍缩而形成的。本文旨在讨论排除PBH情景作为MBH起源的可能性。我们首先重新审视的限制PBH从CMB失真的种子密度扰动的原因。通过采用最近的种子密度扰动源的CMB失真的计算和更强的约束CMB失真设置的COBE/FIRAS实验中使用的文献中，我们发现，在质量范围$6\times 10^4~M_\odot \sim 5 \times 10^{13}~M_\odot$的PBH被排除在外。由于PBH轻于$6 \times 10^4~M_\odot$不排除从非观测的CMB失真，我们提出了一种新的方法，可以潜在地排除较小的PBH以及。基于观察到的大密度扰动所需的创建PBH也导致大量生产的超紧凑迷你晕（UCMH），紧凑的暗物质晕形成在周围的重组，我们表明，弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）作为暗物质有效地湮灭内UCMH产生宇宙射线远远超过所观察到的流量。我们的边界严格限制了WIMP粒子物理模型与PBH方案的相容性，作为MBH的解释。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining Cluster Virialization Mechanism and Cosmology using Thermal-SZ-selected clusters from Future CMB Surveys
我们预测了未来宇宙微波背景（CMB）实验可以通过热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）信号检测到的星系团的数量，主要是CMB-S4实验的广域调查，但也有CMB-S4的较小的去透镜调查和拟议的CMB-HD实验。我们预测CMB-S4将检测到75，000个簇，其广泛调查$f_{\rm sky}$ = 50%，其深度调查$f_{\rm sky}$ = 3%，14，000个簇。其中，大约1350个星团将位于$z \ge 2$，这是一个难以通过光学或X射线探测的区域。我们假设CMB-HD将调查与S4-Wide{}相同的天空，并且发现CMB-HD将比CMB-S4更全面地检测$\times3$和多一个数量级的$z \ge 2$集群。这些结果包括银河系和河外前景以及大气和仪器噪声。利用CMB-团簇透镜校正团簇tSZ-质量标度关系，结合团簇计数和主CMB得到了标准模型（$ΛCDM+\sum m_ν+w_{0}$）的两参数扩展的宇宙学约束.除了约束$σ(w_{0})$ $\lesssim 1\%$，我们发现，这两个调查可以使$\sim 2.5-4.5σ$检测$\sum m_ν$，大大加强了CMB的唯一的约束。我们还研究了簇内介质的演化，通过模拟簇的维里化${\rm v}(z)$，并找到了CMB-S4的严格约束，CMB-HD的进一步的3-4个因素的改善。分箱聚类计数、Fisher矩阵和其他相关产品…
2021-12-28 astro-ph.CO
Constraining Inflationary Particle Production with CMB Polarization
Columbia University（哥伦比亚大学）；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）；Simons Society of Fellows, Simons Foundation（西蒙斯基金会西蒙斯研究员协会）
本文通过CMB极化数据研究膨胀时期粒子产生，利用Planck数据发现热点区域，改进了先前工作中的泊松似然模型，提出了新的约束方法，提高了对高能物理的探测能力。
2026-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Primordial Magnetic Fields by CMB Photon-Graviton Conversion
我们重新审视了在外部磁场存在的情况下使用光子-引力子转换机制来探测最后一个散射表面和当前表面之间可能存在的小尺度原始磁场的方法。具体而言，我们调查的转换效率的影响，由于物质的存在，包括等离子体集体效应和原子的极化率。一般来说，这些影响往往会降低转换概率。在这个更符合实际的情况下，根据COBE对宇宙微波背景黑体谱的测量精度，我们找到了复合时原初磁场强度的一个上限，即B <30 G。虽然目前基于光子-引力子转换机制的束缚不如直接利用CMB温度各向异性得到的束缚那么紧，但它仍然提供了对原始磁场和除了复合之外的历元的重要的独立约束。如果CMB黑体光谱测量在未来的实验如PIXIE中变得更精确，则该界限可以显著改善。
2013-09-02 astro-ph.CO
Constraining cosmic string parameters with curl mode of CMB lensing
本文利用宇宙微波背景辐射温度图中的弱引力透镜测量，给出了宇宙弦网络的约束。观测者与CMB光子最后散射面之间的宇宙弦网络产生矢量和/或张量度规扰动，这些引力场对CMB光子的偏转具有标量度规扰动所不产生的旋度模。在本文中，我们使用从普朗克得到的卷曲模式的功率谱来约束弦张力Gμ和重联概率P。在演示普朗克卷曲模式的参数约束时，我们还测量了来自阿塔卡玛宇宙望远镜（ACT）2008年季节数据的透镜功率谱，它具有更好的角分辨率，在更小的天空上具有更低的仪器噪声。假设P=1，张力上限为Gμ= 6.6 \times 10^{-5}，2σ（95% C.L.），利用普朗克的旋度模式，这是弱于小尺度温度功率谱。然而，对于较小的P值，从卷曲模式的约束变得更严格相比，从温度功率谱。对于P \lsim 10^{-2}，我们得到弦参数组合的约束为GμP^{-1} \leq 3.4 \times 10^{-5}，其值大于2σ（95% C. L.）.
2013-10-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining Non-thermal Dark Matter by CMB
早期物质占主导地位的时期可以为大范围的暗物质湮灭率$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$产生正确的暗物质丰度。在这里，我们研究这种情况下，$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$低于热暗物质$3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的标称值可能表明最近的一些实验。我们发现，在这种情况下，获得正确的遗物丰度设置了一个下限的早期物质统治时代的持续时间。另一方面，假设后暴胀宇宙有一个以$w \leq 1/3$为特征的状态方程，则标量谱指数$n_s$必须在观测允许的范围内，这一要求从上面限制了这一时期的持续时间。通过结合这些考虑，我们表明，当前和未来的宇宙微波背景实验可以严格限制这种情况下的参数空间。特别是，张量-标量比低于${\cal O}(0.01)$的暴胀模型可能不利于非热超对称暗物质从模量驱动的早期物质统治时代。
2018-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB lensing forecasts for constraining the primordial perturbations: adding to the CMB temperature and polarization information
我们预测如何当前（{ \planck }）和未来（{ \prism }）宇宙微波背景（CMB）实验约束绝热模式及其混合物与原始等曲率模式，使用测量的重构CMB透镜势和透镜诱导CMB B模式偏振各向异性结合CMB温度和E模式偏振各向异性。我们首先研究了绝热模和等曲率模的CMB温度谱、偏振谱和透镜谱的特性。然后，我们考虑如何透镜诱导的B-模式偏振和透镜潜在的信息可以改善约束的混合物的绝热和三个相关的等曲率模式。我们发现，CMB透镜谱提高了等曲率模式的约束最多10%的{ \planck }和{ \prism }实验，有限的改善结果的低幅度的等曲率透镜谱和这些谱之间的抵消，使它们只能轻微检测。如通过{ \prism }测量的，使用透镜诱导的CMB B模式偏振光谱有更大的增益，其中相对于CMB温度和E模式偏振约束，对等曲率模式振幅的约束提高多达40%。透镜化和透镜化诱导的B模式偏振信息两者的添加将等曲率模式振幅约束在百分之几水平或更好，在绝热模式与一个或两个相关等曲率模式的混合物的情况下，具有百分之一水平约束或更好的可能。我们调查的依赖，我们的结果在我们的分析中的各种假设，如列入暗能量参数，CMB温度透镜相关性，和存在的原始张量模式，并发现这些假设并没有显着改变我们的主要结果。
2014-11-28 astro-ph.CO
A 331 WIMPy Dark Radiation Model
最近的观测表明，早期宇宙中相对论自由度的数量可能超过标准宇宙学模型的预测。如果即使是一小部分的暗物质粒子，它们也可以在相对论性下产生，在遵守BBN，CMB和结构形成边界的同时，在物质辐射相等的情况下模仿超现实物种的效果。我们表明，这种情况是很自然地实现了一个弱尺度的暗物质粒子和一个高尺度的"母亲“粒子在一个动机良好的3-3-1规范模型，这是特别有趣的是一致的电弱精密测量，与最近的LHC结果，并提供了令人信服的解释的代数在标准模型。
2014-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Future prospects on constraining neutrino cosmology with the Ali CMB Polarization Telescope
利用阿里宇宙微波背景偏振望远镜（AliCPT）的宇宙微波背景（CMB）温度、E模偏振和透镜谱的结构，预测了中微子物理参数的约束。为了实现预报计算，我们进行了数值模拟，结果表明，AliCPT将产生的结果$σ(N_{\mathrm{eff}})=0.42$和$σ(M_ν)=0.18$的第一年的观测。此外，我们调查的仪器参数，如噪声水平，半峰全宽（FWHM），天空覆盖范围可以影响这两个参数的约束。我们的预测结果发现，一个大口径望远镜与一个大的天空调查策略将显着改善目前的限制。
2021-12-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
