Computing Microwave Background Polarization Power Spectra from Cosmic Birefringence
我们提出了一个新的公开可用的代码，$\texttt{class_rot}$，修改$\texttt{class}$，使快速非微扰计算的宇宙微波背景偏振功率谱由于各向同性和各向异性偏振旋转宇宙双折射。宇宙双折射可以由新的宇称违反物理学产生，如轴子暗物质与光子的陈-西蒙斯耦合或由于原始磁场引起的法拉第旋转。通过将测量结果与偏振功率谱的精确数值计算进行比较，可以获得对这些效应的约束。我们描述的实施$\texttt{class_rot}$的数学形式主义和编码架构。我们还提供了使用示例，并通过与模拟比较来证明代码的准确性。
2021-11-28 astro-ph.CO
Probing Axions through Tomography of Anisotropic Cosmic Birefringence
本文首次对各向异性宇宙双折射进行层析处理，通过考虑复合与再电离时期光子并修改CLASS代码研究轴子场，发现轴子质量增加会增强各向异性幅度，且低多极矩下再电离贡献超过复合贡献，为探测轴子性质提供了新工具。
2023-05-12 astro-ph.CO
Consistency of the string inspired electroweak axion with cosmic birefringence
我们重新审视了最近报道的宇宙双折射对具有一般衰变常数的类轴子粒子的约束。特别注意的是模型参数空间的自然性，这在文献中被忽视了。我们发现，所观察到的宇宙双折射是自然解释的电弱轴子与弦理论启发的衰减常数$F_A\simeq 10^{16}$ GeV。
2023-02-07 astro-ph.CO hep-ph
Planck constraints on Cosmic Birefringence and its cross-correlation with the CMB
本文提出仅依赖CMB E-B互相关的谐波估计器以抑制温度宇宙方差，并用Planck PR3与PR4数据约束宇宙双折射功率谱及其与T、E、B场的互相关。
2024-01-22 astro-ph.CO
Constraints on Anisotropic Cosmic Birefringence from CMB B-mode Polarization
本研究利用SPTpol、ACT、POLARBEAR和BICEP的联合极化数据，通过超越薄最后散射面近似的精确理论，对宇宙微波背景B-模式极化中的各向异性宇宙双折射振幅进行了约束，给出了$A_{\ m CB} < 1 \ imes 10^{-4}$的95%置信水平上限。
2025-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Birefringence: Cross-Spectra and Cross-Bispectra with CMB Anisotropies
麦克斯韦电磁学的宇称违反扩展在传播过程中引起光子的线偏振平面的旋转。这种被称为宇宙双折射的效应会影响宇宙微波背景（CMB）观测，产生$E$和$B$偏振模式的混合，否则在标准场景中为零。这样的效果自然地由旋转角度参数化，该旋转角度可以被写为各向同性分量$α_0$和各向异性分量$δα(\hat{\mathbf{n}})$的和。在本文中，我们计算角功率谱和双谱涉及$δα$和CMB的温度和偏振图。特别是，相反发生的交叉谱，我们表明，即使在各向异性双折射角和CMB地图之间的原始交叉相关的情况下，存在非零的三点相关函数携带宇称破缺物理签名。此外，我们发现，这样的角度双谱仍然生存在一个制度的纯各向异性的宇宙双折射，这对应于保守的情况下，有$α_0=0$。这些双谱代表了一个额外的观察，旨在研究宇宙双折射和超越功率谱分析的宇称违反性质。它们还提供了一种方法来执行宇宙双折射的特定模型的一致性检查。此外，我们估计在所有可能的双折射双谱中，$\langleδα\, TB\rangle$和$\langleδα\,EB\rangle$是包含最大信噪比的双折射双谱。一旦宇宙的双折射信号被带到目前的限制水平，我们表明，这些bispectra是在未来的CMB实验范围内，作为LiteBIRD。
2022-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resolving the negative effective neutrino mass parameter with cosmic birefringence
University of Cambridge（剑桥大学）；The University of Tokyo（东京大学）
针对DESI与CMB观测在中微子质量上的张力，提出宇宙双折射（轴子类粒子，非零相位n）抑制再电离凸起，从而允许更高光学深度τ，同时解释低ℓ偏振谱和EB相关性，解决负有效中微子质量参数问题。
2025-10-23 astro-ph.CO
Cosmic Birefringence Fluctuations and Cosmic Microwave Background $B$-mode Polarization
最近，BICEP 2对宇宙微波背景（CMB）$B$模式偏振的测量表明，在度角尺度上存在原始引力波，推断出$r=0.2$的张量标量比和运行的标量谱指数。在这封{ \em Letter}中，我们证明了宇宙双折射涨落的存在可以引起CMB $B$模偏振，该偏振符合BICEP 2数据与$r<0.11$和没有标量谱指数的运行。因此，根据BICEP 2结果，排除许多具有小$r$的通货膨胀模型可能过于仓促。
2015-05-20 astro-ph.CO
Simultaneous determination of the cosmic birefringence and miscalibrated polarisation angles from CMB experiments
我们表明，宇宙的双折射和未校准的偏振角可以同时确定的宇宙微波背景（CMB）的实验使用之间的互相关$E$和$B$模式的偏振数据。这是可能的，因为宇宙微波背景辐射的偏振角被宇宙双折射和校准误差效应旋转，而银河前景辐射的偏振角只被校准误差效应旋转。我们的方法不需要先验知识的$E$ -和$B$ -模式功率谱的前景发射，但只使用的CMB偏振光谱的知识。具体地说，我们将观测到的$EB$相关性与天空中的$\mathit{observed}$ $E$ -和$B$ -模式光谱之间的差异相关联，并使用CMB（由理论给出）和前景光谱（没有假设）的不同多极依赖性来推导出误校准角$α$和双折射角$β$的可能性。我们表明，未来的卫星任务类似LiteBIRD可以确定$β$的精度为10弧分。
2019-04-29 astro-ph.CO
Universal profile for cosmic birefringence tomography with radio galaxies
本文提出用射电星系层析探测宇宙双折射，发现慢滚膺标量场诱导的双折射角红移演化具有模型无关的普适轮廓，并给出区分不同起源所需的样本量及可行巡天方案。
2025-04-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Birefringence by Dark Photon
本文研究了CMB光子与双折射暗光子间的动力学混合，发现该机制使暗光子的双折射传播至CMB光子并产生各向异性，同时揭示了动力学混合在生成CMB圆偏振和谱畸变中的关键作用。
2024-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Impact of Anisotropic Birefringence on Measuring Cosmic Microwave Background Lensing
宇宙微波背景透镜的功率谱是约束中微子质量之和暗能量状态方程等基础物理的有力工具。目前的透镜测量主要来自微波背景温度场的失真，但偏振透镜信号将以更高的灵敏度主导即将到来的实验。宇宙双折射是指从最后一个散射面传播到我们这里的微波光子线偏振方向的旋转，它可以由类轴子暗物质或原初磁场等宇称违反物理所诱导。我们发现，对于即将到来的CMB-S4-like实验，如果存在与当前$95\%$上限相对应的幅度的尺度不变的各向异性双折射，则在小尺度下，测量的透镜功率谱可以被偏置到几个因子，$L\gtrsim 1000$。我们发现，偏置尺度与尺度不变的双折射谱的振幅呈线性关系。即使双折射振幅减小到当前上限的$\sim 5\%$，各向异性双折射贡献的信噪比也大于1。我们的研究结果表明，测量和表征的各向异性双折射是重要的透镜分析，在未来的低噪声偏振实验。
2023-01-17 astro-ph.CO
Isotropic cosmic birefringence from early dark energy
在宇宙微波背景（CMB）偏振数据的$E B$互功率谱中发现了一个诱人的各向同性宇宙双折射的暗示，其统计显著性为$3σ$。通过陈-西蒙斯项耦合到CMB光子的赝标量场可以解释这种观察。同样的场也可能是早期暗能量（EDE）的原因，它解释了所谓的哈勃张力。由于EDE场在复合时期显着演变，因此将$E B$与$E$和$B$模式自动功率谱之间的差异联系起来的传统公式不再有效。求解玻尔兹曼方程的偏振光子和动力学的EDE场一致，我们发现，目前青睐的参数空间的EDE模型产生各种形状的$EB$频谱，这可以通过CMB实验进行测试。
2023-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Ultralight ALP Dark Matter in Light of Cosmic Birefringence
本研究针对超轻类轴子粒子暗物质，结合宇宙学约束与洗脱效应分析，发现晚期可非线性成团的ALP均无法解释Planck和WMAP观测到的静态宇宙双折射信号。
2024-08-15 astro-ph.CO
Field-level constraints on cosmic birefringence from hybrid ILC maps combining $E$- and $B$-mode channels
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所（CSIC-UC））
提出混合ILC方法，结合E/B模通道在场级约束宇宙双折射，在LiteBIRD模拟中与功率谱分析相当，并在Planck PR4数据中给出2.7σ的探测。
2025-10-24 astro-ph.CO
Cosmic Birefringence from Planck Data Release 4
我们使用普朗克数据第4版，在宇宙微波背景中寻找宇称违反物理学的特征，称为宇宙双折射。我们最初发现双折射角为$β=0.30\pm0.11$（68%C.L.）几乎全天空的数据。$β$的值随着银河掩模的放大而减小，这可以解释为偏振前景发射的影响。两个独立的方法来模拟这种效果，以减轻系统的影响$β$不同的天空分数。我们选择不赋予$β$的测量值宇宙学意义，直到我们提高我们的知识的前景偏振。
2022-02-05 astro-ph.CO
Gravitational lensing effect on cosmic birefringence
本文研究了引力透镜对类轴子粒子诱导的CMB极化宇称奇功率谱的影响，发现未来高分辨率CMB实验必须包含透镜修正以避免参数估计偏差。
2023-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Isotropic cosmic birefringence from an oscillating axion-like field
本文提出类轴子场在复合时期快速振荡产生各向同性宇宙双折射的新机制，通过引入不对称势避免传统模型的效应抵消，产生显著EB谱并衰减EE谱，为暗物质研究提供新方向。
2025-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Improved Constraints on Cosmic Birefringence from the WMAP and Planck Cosmic Microwave Background Polarization Data
观测到的宇宙微波背景（CMB）光子的线偏振图样是空间坐标反演下物理学违反宇称对称性的一个灵敏的探针。一种新的宇称破坏相互作用可能使线偏振面旋转了一个角度$β$，因为CMB光子已经传播了130多亿年。这种效应被称为“宇宙双折射”。“在本文中，我们提出了新的测量宇宙双折射的联合分析偏振数据从两个空间任务，普朗克和WMAP。该数据集涵盖了从23到353 GHz的广泛频率范围。我们测量了$β= 0.342^{\circ\,+0.094^\circ}_{\phantom{\circ\,}-0.091^\circ}$（68% C.L.）对于几乎全天空的数据，其中不包括99.987% C. L.的$β=0$。这对应于$3.6σ$的统计学显著性。没有证据表明$β$具有频率依赖性。我们发现一个类似的结果，尽管有更大的不确定性，当从分析中删除银河平面。
2022-09-12 astro-ph.CO
Cosmic Birefringence from Monodromic Axion Dark Energy
最近报道的普朗克2018偏振数据中的非零各向同性双折射角为轴子的新物理学提供了诱人的暗示。在本文中，我们解释了这一点的弦论的动机轴子与monodromy潜在的暗能量的作用。在这种情况下，使用双折射测量和对暗能量状态方程的约束，我们发现一个上限的轴子衰减常数为$f_a \lesssim 10^{16}$ GeV。这自然地给出了一个GUT量级的能量标度，并解决了传统轴子暗能量模型的超普朗克场范围的理论问题。我们进一步研究了宇宙双折射对基本理论的影响，以及它对弦沼泽地结构的影响。最后，我们讨论了振荡功能的暗能量部门和预期的宇宙双折射层析成像。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence Test of the Hubble Tension
最近提出了一种由宇宙伪南武-戈德斯通玻色子组成的早期暗能量成分，以解决哈勃张力-宇宙膨胀率精确测量之间的四西格玛差异。在这里，我们指出，这样的轴子类组件可能会耦合到电磁的陈-西蒙斯项，从而诱导各向异性的宇宙双折射信号的偏振的宇宙微波背景（CMB）。我们发现，观测的旋转角功率谱和互相关与CMB温度各向异性可以确认这种早期暗能量成分的存在。正如CMB-S4实验所预期的那样，未来的宇宙微波背景数据将使这种效应的灵敏度提高两个数量级，并有助于区分不同的哈勃张力场景。
2019-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stability of domain wall network with initial inflationary fluctuations, and its implications for cosmic birefringence
本研究通过数值格点计算发现畴壁网络在初始暴胀涨落下具有显著稳定性，并指出其能解释各向同性宇宙双折射，预测了未来CMB可探测的各向异性宇宙双折射。
2022-12-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exact CMB B-mode power spectrum from anisotropic cosmic birefringence
研究不依赖薄近似计算各向异性宇宙双折射导致的CMB B模式功率谱，发现薄近似会高估幅度，并利用SPTpol数据限制了该双折射的幅度。
2025-03-03 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
Planck Constraints on Axion-Like Particles through Isotropic Cosmic Birefringence
The University of Tokyo（东京大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Tohoku University（东北大学）
普朗克数据限制了由轴子类粒子引起的各向同性宇宙双折射，排除了特定质量范围的ALP模型参数。
2025-12-02 astro-ph.CO
New Extraction of the Cosmic Birefringence from the Planck 2018 Polarization Data
我们在普朗克2018年的偏振数据中寻找宇称违反物理学的证据，并报告了宇宙双折射角$β$的新测量。先前的测量受到普朗克探测器绝对偏振角的系统不确定性的限制。我们完全减轻了这种系统的不确定性，同时确定$β$和角度失调使用观测到的互相关的$E$ -和$B$ -模式偏振的宇宙微波背景和银河前景发射。我们表明，系统误差得到有效缓解，并实现了一个因素的$2$较小的不确定性比以前的测量，发现$β=0.35 \pm 0.14\,°$（68% C.L.），其中不包括$99.2$ %C. L下的$β= 0$。这对应于$2.4σ$的统计学显著性。
2020-11-23 astro-ph.CO
Field-level constraints on cosmic birefringence with a hybrid $E$-$B$ internal linear combination
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所）
提出一种基于多斯托克斯混合内在线性组合的盲图方法，打破宇宙双折射与仪器极化角校准误差及银河系前景 $EB$ 相关的简并，实现对双折射角的空间线性回归估计，并在 LiteBIRD 模拟和 Planck PR4 数据上获得有竞争力的约束。
2026-06-01 astro-ph.CO
Improving Cosmic Birefringence Constraints via Delensing
该研究通过全天域模拟分析去透镜化对宇宙双折射测量的影响，在忽略前景和仪器系统误差的情况下，发现其可降低EB功率谱的透镜诱导方差，提升各向同性和各向异性双折射的探测灵敏度，为未来实验增强宇称破缺信号探测提供有效工具。
2025-05-26 astro-ph.CO
Cosmic Birefringence from Large Lepton Asymmetry
ICRR, University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Rikkyo University（立教大学）
本文提出中微子电流与光子的矢量Chern-Simons耦合作为宇宙双折射起源，首次分析各向异性信号，并证明Affleck-Dine机制产生的大轻子不对称性可解释观测到的各向同性双折射，与低氦-4丰度相关。
2026-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Kilobyte Cosmic Birefringence from ALP Domain Walls
没有弦的ALP畴壁可能在早期宇宙中形成。我们指出，这种ALP畴壁会导致宇宙微波背景（CMB）偏振的各向同性和各向异性双折射，这反映了复合时畴壁的空间配置。来自每个域的CMB光子的偏振平面要么根本不旋转，要么旋转固定角度。对于遵循缩放解的畴壁，CMB的宇宙双折射由信息的$2^{N}$（即$N$ -位）表征，其中$N = {\cal O}(10^{3-4})$等于最后散射表面处的畴的数目，因此名称为$kilobyte~ cosmic~ birefringence$。各向同性双折射的大小与最近报道的值是一致的，而各向异性的是由在最后的散射表面的域的结构。预测的宇宙双折射在ALP质量和光子耦合的宽范围内是普遍的。这两个信号的检测将是一个确凿的证据ALP域墙没有字符串。
2021-02-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic birefringence tomography with polarized Sunyaev Zel'dovich effect
本文提出利用包含所有相关项的偏振Sunyaev-Zel'dovich（pSZ）效应作为宇宙双折射层析探针，发现通过CMB极化模与遥远四极矩模的交叉关联，可将红移2至5的双折射角约束在亚度级别。
2023-09-28 astro-ph.CO
Wading the String Bog: CMB Birefringence in the Swampland
University of Parma（帕尔马大学）；INFN Gruppo Collegato di Parma（意大利国家核物理研究所帕尔马联合小组）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
该研究提出宇宙双折射观测可检验沼泽地猜想，指出超轻标量双折射受弱引力猜想约束，薄轴子畴壁或能解释双折射，相关场景可通过POLARBEAR等实验区分。
2026-07-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Anisotropic Cosmic Birefringence with Foreground-Marginalised SPT B-mode Likelihoods
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本研究构建SPT-3G D1和SPTpol的前景边缘化CMB B模式极化似然性，用其约束各向异性宇宙双折射振幅$A_{\rm CB}$，获迄今最严BB功率谱约束，数据公开。
2025-11-14 astro-ph.CO
Constraints on Global Symmetry Breaking in Quantum Gravity from Cosmic Birefringence Measurements
所有的全局对称性都被量子引力效应明确打破，但可能在粒子物理学和宇宙学中发挥重要作用。因此，任何关于整体对称性保存完好的证据都将使我们深入了解引力的一个重要特征。我们认为，最近报道的$2.4σ$探测宇宙双折射的宇宙微波背景可能是第一个观察到的迹象，保存完好（虽然自发打破）的全球对称性的性质。解释这种测量的一个令人信服的解决方案是与电磁相互作用的非常轻的赝标量场。为了使引力效应不对这个标量场的质量产生大的修正，我们证明了引力对整体对称性的破坏应该是有界的。最后，我们强调，任何这种类型的约束将有明确的含义的量子引力理论的建设，以及许多粒子物理方案。
2021-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecasts on Anisotropic Cosmic Birefringence Constraints for CMB Experiment in the Northern Hemisphere
针对北半球中纬度即将开展的CMB实验，通过二次估计器分析模拟极化数据，预测其对各向异性宇宙双折射谱振幅$A_{\rm CB}$的约束能力，发现大口径望远镜在相同频段下可将2σ上限收紧至0.0062。
2025-04-17 astro-ph.CO
Robustness of cosmic birefringence measurement against Galactic foreground emission and instrumental systematics
宇宙微波背景（CMB）的极化可以用来寻找宇称破坏过程，如陈-西蒙斯耦合到轻赝标场预测。这种相互作用通过称为宇宙双折射的效应将观测到的CMB信号中的$E$模式旋转为$B$模式。尽管各向同性双折射可能会与探测器偏振角的误校准产生的旋转相混淆，但当银河系的前景发射被用作校准器时，这两种效应之间的简并性被打破。在这项工作中，我们使用现实模拟的普朗克任务的高频仪器来测试银河前景发射和仪器系统学的影响，最近通过这种技术获得的双折射测量。我们的研究结果表明，该方法对偏振角的误校准和其他系统的影响，如强度偏振泄漏，光束泄漏，或交叉偏振效应的鲁棒性。然而，我们的估计是敏感的极化前景发射的$EB$相关性。在这里，我们建议纠正由灰尘引起的偏见$EB$建模的前景信号与模板产生的贝叶斯组件分离分析，适合参数模型CMB数据。承认目前可用的灰尘模板，如指挥官天空模型的局限性，高精度CMB数据和超越修改后的黑体范例的灰尘的表征需要在未来获得宇宙双折射的明确测量。
2023-01-10 astro-ph.CO
Detection of isotropic cosmic birefringence and its implications for axion-like particles including dark energy
通过分析普朗克2018年的偏振数据，我们研究了具有不同势能的类轴子粒子（ALP）解释最近报道的各向同性双折射的可能性。对于二次势和余弦势，我们得到了产生所观察到的双折射的ALP的质量、与光子的耦合常数$g$、丰度和状态方程的下界。特别是当ALP是暗能量的来源时，可以通过宇宙双折射来探测暗能量状态方程与$-1$之间的微小偏差。我们还探讨了作为早期暗能量（EDE）的ALP，它解释了哈勃望远镜的张力问题。由于其他参数受到EDE要求的限制，我们将ALP-光子耦合缩小到$10^{-19}\, {\rm GeV}^{-1}\lesssim g\lesssim 10^{-16}\, {\rm GeV}^{-1}$，以获得衰减常数$f=M_\mathrm{pl}$。因此，哈勃张力和各向同性双折射意味着$g$通常是$f^{-1}$的数量级，这是一个非平凡的巧合。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Observing Baryonic Acoustic Oscillations in tomographic cosmic shear surveys
我们表明，它是可能的，以建立有效的物质密度功率谱层析宇宙剪切观测表现出重子声振荡（BAO）功能，一旦零变换已应用于数据。这些功能的幅度和位置可以重建的精度量化的天空覆盖范围，固有的形状噪声，中值源红移和源的数量密度。在欧几里德或LSST中的BAO检测，如宽测量，将可能具有适度的信噪比。对于稍微更深入的调查，它会有很大的改善。
2020-04-07 astro-ph.CO
Exploring circular polarization in the CMB due to conventional sources of cosmic birefringence
宇宙微波背景（CMB）的圆偏振通常被认为是零，因为它不是由汤姆逊散射产生的。在这里，我们探讨的实际水平的圆偏振在CMB产生的传统宇宙学源的双折射。我们考虑两类双折射机制。一种是物质的排列产生各向异性的磁化率张量：氢自旋可以通过密度扰动或CMB自身的各向异性来排列。另一个是辐射场的各向异性，耦合到介质对电磁场的非线性响应：这可以通过光子-光子散射（真空的非线性响应）、原子超极化率（中性原子的非线性响应）或等离子体延迟（自由电子的非线性响应）发生。最强的效应来自于在$\sim 10^{-14}$ K能级上复合产生的光子-光子散射。我们的研究结果是一致的，可以忽略不计的圆极化的CMB相比，线极化或电流和近期实验的灵敏度。
2018-08-21 astro-ph.CO
Planck constraints on cross-correlations between anisotropic cosmic birefringence and CMB polarization
宇宙双光子散射（CB）是由麦克斯韦电磁学的宇称违反扩展引起的光子在传播过程中线偏振方向的真空旋转。我们建立低分辨率CB角地图使用普朗克遗产和NPIPE产品，并提供第一次的互相关谱$C_L^{αE}$和$C_L^{αB}$之间的CB和CMB偏振场的估计。我们还提供了更新的CB自相关谱$C_L^{αα}$以及与CMB温度场的互相关$C_L^{αT}$。我们通过定义尺度不变幅度$A^{αX} \equiv L(L + 1)C_L^{αX}/2π$报告限制，其中$X = α, T, E, B$，没有发现CB的证据。特别是，我们发现$A^{αE} = (-7.8 \pm 5.6)$ nK deg和$A^{αB} = (0.3 \pm 4.0)$ nK deg在68% C. L.。
2022-09-29 astro-ph.CO
Searching for axion-like particles through CMB birefringence from string-wall networks
类轴子粒子（ALP）可以形成宇宙弦和畴壁的网络，这些网络在复合后存活，并导致宇宙微波背景（CMB）的各向异性双折射。除了研究宇宙弦，我们澄清和强调ALP场域壁的形成如何影响宇宙双折射信号，这些观测提供了一种独特的方式探测ALP的范围内的质量$3H_0 \lesssim m_a \lesssim 3H_{\rm cmb}$。使用测量CMB双折射从几个望远镜，我们没有发现轴缺陷引起的各向异性双折射的CMB的证据。我们提取的模型参数，包括ALP质量$m_a$，ALP-光子耦合$\mathcal{A} \propto g_{aγγ} f_a$，域壁数$N_{\rm dw}$，和参数表征的弦壁网络中的缺陷的丰度和大小的约束。考虑到最近的证据，各向同性CMB双折射，我们发现很难适应这与非检测各向异性双折射的假设下，信号是由ALP缺陷网络产生的。
2022-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Optimal joint reconstruction from CMB observations: application to cosmic birefringence, patchy reionization and CMB lensing
针对下一代CMB观测中二次估计器的次优性与偏差污染问题，提出联合最大后验框架同时重建多个畸变场，显著降低了重建噪声与透镜偏差，为搜寻原初B模式提供更稳健的分析。
2025-03-05 astro-ph.CO
Rainbow Cosmic Shear: Optimisation of Tomographic Bins
在本文中，我们解决的问题，找到最佳的宇宙剪切层析箱。我们概括了一个宇宙剪切层析箱的定义是一组通常标记的体素在光度颜色空间，而不是直接定义在红移箱。我们探索这种方法，通过使用自组织映射来定义多维颜色空间，和我们定义一个“标签空间”的自组织映射上的连接区域使用重叠的椭圆盘。这使我们能够通过搜索标签空间来找到最佳的标签方案。我们使用的度量是暗能量状态方程测量的信噪比，在这种情况下，我们发现，对于多达五个层析箱的最佳颜色空间标签是一个近似的等间距的分仓在红移，这是在所有情况下的最佳配置。我们还表明，这样的重新定义是更强大的光度红移离群值比标准的层析箱选择。
2019-01-19 astro-ph.CO
Forecasts of constraining isotropic cosmic birefringence on AliCPT-1
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Guizhou University（贵州大学）
AliCPT-1实验结合Planck HFI数据，通过半解析最大似然方法预测对各向同性宇宙双折射角的限制，一年数据不确定性为0.09°，四年后可降至0.026°。
2026-01-06 astro-ph.CO
Isotropic cosmic birefringence from string axion domain walls without cosmic strings, and DESI results
本文提出弦轴子畴壁在复合后形成可解释 ACT 等观测到的各向同性宇宙双折射，且山顶轴子的非谐效应可贡献暗能量并联系 DESI 结果。
2025-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence and Axiogenesis
Indiana University（印第安纳大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；The University of Chicago（芝加哥大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文提出轴子场旋转同时解释宇宙双折射迹象与重子不对称性，预测正双折射角及特定温度结束的物质/动能主导，并引入机制增强Affleck-Dine旋转角动量，模型可被天体物理探针证伪。
2026-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Planck PR4 (NPIPE) map-space cosmic birefringence
本研究针对宇宙双折射现象，利用图空间分析方法处理普朗克PR4（NPIPE）数据，测得SEVEM和Commander CMB图的$β$值，发现结果略高于此前研究，且存在需跟进的前景系统效应等迹象，未发现双折射偶极证据。
2025-02-11 astro-ph.CO
Planck constraints on the scale dependence of isotropic cosmic birefringence
本文利用普朗克数据确认各向同性宇宙双折射角约为0.30度，并通过幂律拟合与非参数贝叶斯重建证明其不随谐波尺度显著变化，支持常数模型，且预测未来CMB实验可将不确定度降低约7倍。
2025-07-22 astro-ph.CO
Observational evidence for Early Dark Energy as a unified explanation for Cosmic Birefringence and the Hubble tension
本文通过CMB的EB模式观测和局部膨胀率测量，检验了n=3超轻类轴子EDE模型，发现其能同时拟合观测数据并提供统一解释宇宙双折射与哈勃张力的首个证据。
2024-12-31 astro-ph.CO
Implications of the Cosmic Birefringence Measurement for the Axion Dark Matter Search
我们表明，最近的宇宙双折射效应的约束，由于暗能量可以与约束的耦合的轴子暗物质的光子，依靠一个简单的模型的两个轴子对齐机制与周期性的潜力。由于电势的排列，两个场的一个线性组合提供了一个几乎平坦的方向，并作为暗能量，而另一个组合提供了一个陡峭的方向，并作为暗物质。这个方案解决了已知的暗能量单场模型的概念问题，并预测了我们宇宙暗区上看似不同的约束之间的联系。
2022-10-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cross-correlation between 21-cm radiation and CMB B modes from the cosmic birefringence in the presence of a light scalar field
研究了在非恒定标量场与电磁场强度耦合时，宇宙双折射引起的21 cm和CMB B模涨落之间的互相关。这样的多波长信号可以潜在地探测宇宙的再电离历史，也可以探索基础物理的本质，例如早期宇宙中的宇称破缺和标量场动力学。我们说明了通过通常讨论的标量场模型，quintessence类标量场，这是负责当前的暗能量和轴子类标量场，这是负责当前的暗物质密度检测这样的21厘米-B模式的互相关的可行性。
2019-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic birefringence from a joint analysis of ACT and Planck
Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo（奥斯陆大学理论天体物理研究所）
本研究联合分析ACT与Planck的偏振数据，发现宇宙双折射角非零，统计显著性达4.8σ，排除β=0°，但需进一步明确数据中的系统误差以得出可靠结论。
2026-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Frequency-Dependent Constraints on Cosmic Birefringence from the LFI and HFI Planck Data Release 4
我们提出了新的约束的频率依赖性的宇宙双折射角从普朗克数据发布4偏振图。耦合到电磁力的轴子场预测了一个几乎与频率无关的双折射角$β_ν= β$，而来自局部磁场的法拉第旋转和洛伦兹破坏理论预测了一个宇宙双折射角，它与频率$ν$成正比，与某个整数$n$的幂成正比，$β_ν\propto ν^n$。在这项工作中，我们首先采样$β_ν$单独为每个极化的HFI频段，除了从LFI的70 GHz信道。我们还约束的双折射角，$β_ν=β_0(ν/ν_0)^n$，与$ν_0 = 150$ GHz的幂律公式。对于一个几乎全天空的测量，$f_{\text{sky}}=0.93$，我们发现$β_0 = 0.26^{\circ}\pm0.11^\circ$ $(68\% \text{ C.L.})$和$n=-0.45^{+0.61}_{-0.82}$时，我们忽略了固有的$EB$相关性的偏振前景发射，和$β_0 = 0.33^\circ \pm 0.12^\circ$和$n=-0.37^{+0.49}_{-0.64}$时，我们使用一个附加的灰尘模型的前景$EB$。接下来，我们使用所有极化普朗克图，包括30和44 GHz频段。这些波段有一个可以忽略不计的前景贡献偏振尘埃排放。因此，我们将它们分开对待。在没有对前景的固有$EB$进行任何建模的情况下，我们通常发现，包含30和44 GHz频带提高了$β_ν$的测量值并…
2022-06-09 astro-ph.CO
Impact of half-wave plate systematics on the measurement of cosmic birefringence from CMB polarization
宇宙微波背景（CMB）的偏振可以探测新的宇称违反物理，如宇宙双折射（CB），这需要对仪器系统学的精细控制。半波片（HWP）的非理想性代表了用作偏振调制器时的系统性来源。我们研究了它们对CMB角功率谱的影响，这是部分退化与CB和偏振角的失调。我们使用全天空波束卷积模拟包括HWP生成模拟无噪声的时间顺序数据，通过一个bin平均映射器处理它们，并计算功率谱，包括$TB$和$EB$相关。我们还推导出精确模拟所观察到的光谱的解析公式。对于我们选择的HWP参数，HWP引起的角度为几度，这可能被误解为CB。需要准确了解HWP，以缓解这一问题。我们的模拟和分析公式将是有用的HWP校准的准确性推导出的要求。
2023-03-21 astro-ph.CO
