Cornering Extended Starobinsky Inflation with CMB and SKA
本研究提出结合未来CMB数据与SKA的21厘米强度映射图，可有效探测高阶扩展Starobinsky暴胀模型，即便考虑天体物理参数相关性，仍能实现暴胀动力学的精确测量，为探索量子引力效应提供新途径。
2023-04-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lensing as a Probe of Early Universe: from CMB to Galaxies
宇宙微波背景（CMB）辐射透镜是研究早期宇宙物理的一种有效工具。本文探讨了原初曲率微扰功率谱偏离各向同性和标度不变性对CMB透镜势和收敛性的影响。具体地说，我们考虑了原始功率谱中尺度依赖的半球不对称性。我们发现，CMB透镜势和收敛以及CMB透镜和晚时星系收敛的互相关可以探测偶极调制的幅度和尺度依赖性。作为另一个例子，我们考虑具有局部特征的原始功率谱。我们发现，CMB透镜效应以及CMB透镜效应和星系透镜效应的互相关可以探测局部特征的幅度和形状。我们发现，CMB透镜会聚和星系透镜的互相关能够探测功率谱中的局部特征的影响比CMB透镜更小的尺度。最后，我们表明，目前的数据可以约束的幅度和力矩的依赖性偶极子的不对称性。
2016-05-22 astro-ph.CO
Self-interacting neutrinos in light of recent CMB and LSS data
本文利用Planck NPIPE、DESI BAO及EFTofBOSS数据重新约束含重标量媒介子的自相互作用中微子模型，发现不同大尺度结构分析对SI$ν$与$Λ$CDM的偏好存在分歧。
2025-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Quest for CMB spectral distortions to probe the scalar-induced gravitational wave background interpretation of pulsar timing array data
本文研究通过CMB谱畸变和各向异性来约束PTA数据中SGWB的标量诱导解释，并揭示PTA数据与未来CMB SD测量的协同作用对重建小尺度原初涨落的重要性。
2025-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Prospects of Future CMB Anisotropy Probes for Primordial Black Holes
原始黑洞（PBH）以霍金辐射形式注入的粒子串能够电离和加热星系际介质，从而改变宇宙复合的历史，进而改变宇宙微波背景（CMB）的各向异性谱。在本文中，我们研究了未来的几个CMB实验的预期灵敏度约束的丰度分布在$10^{15}\sim10^{17}$ g质量窗口根据四个质量函数：单色，对数正态，幂律和临界崩溃模型。我们的结果表明，未来的实验，如CMB-S4和PICO，可以提高目前的{ \it{Planck} }边界约两个数量级。目前CMB数据允许的PBH参数空间中的所有区域，包括质量大于$4 \times 10^{16}$克的单色分布PBH，都可以被即将进行的具有重要意义的任务排除。
2021-06-06 astro-ph.CO hep-ph
Is the CMB telling us that dark matter is weaker than weakly interacting?
如果模量，或其他长寿的重态，在早期宇宙中部分衰变为轻的和弱相互作用的粒子（如轴子），这些衰变产物可以解释辐射中额外的能量密度，这是最近对CMB的测量所提出的。然而，这些模量衰减也将改变早期宇宙的膨胀历史，可能稀释暗物质的热遗迹丰度。如果是这样的话，那么暗物质粒子湮灭的横截面必须比标准热情景中所需的横截面更小（σ v <3 × 10 ^-26 cm ^3/s），如果它们要构成观测到的暗物质密度的话。这种可能性对直接和间接寻找暗物质具有重要意义。
2013-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The local B-polarization of the CMB: a very sensitive probe of cosmic defects
我们提出了一个新的和特别强大的签名宇宙弦和其他拓扑或非拓扑缺陷的极化宇宙微波背景（CMB）。我们表明，即使缺陷贡献1%或更少的CMB温度各向异性谱，他们的签名在当地的$\tilde{B}$-偏振相关函数在角尺度的几十角分是远远大于由于引力波从通货膨胀，即使后者的贡献与$r\simeq 0.1$的温度各向异性的比例一样大。我们表明，当从非本地到本地的$\tilde{B}$极化，缺陷的信号与噪声的比率相对于通货膨胀值增加了约一个数量级。建议的B-偏振实验，具有良好的灵敏度弧分尺度，可以检测到的贡献，从拓扑缺陷后产生的通货膨胀或放置严格的限制。即使是普朗克也应该能够将目前对缺陷模型的约束改进至少一个数量级，达到$\ep <10^{-7}$的水平。未来的全天空实验，如CMBpol，具有$1μ$ K arcmin量级的偏振灵敏度，将能够根据缺陷模型将缺陷参数$\ep=Gv^2$限制为几个$\times10^{-9}$。
2010-12-22 astro-ph.CO gr-qc 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
Joint probes of dark matter annihilation from neutrino detectors and CMB targets
School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院玛丽埃塔·布劳粒子物理研究所）
提出将中微子有效数目和宇宙微波背景谱畸变作为互补观测量，联合中微子探测器与CMB实验探测MeV-GeV质量暗物质湮灭到中微子的信号。
2026-06-05 astro-ph.CO hep-ph
CMB $μT$ cross-correlations as a probe of PBH scenarios
我们提出了一种新的方法来探测膨胀模型的原始黑洞（PBH）的生产，仅使用CMB物理在相对较大的规模。在PBH的情况下，原始的曲率扰动的功率谱分布的特点是由一个明显的倾角，然后向小尺度的快速增长，导致峰值负责PBH的形成。我们专注于尺度周围的倾角，以及分离的峰值解析计算表达式的曲率功率谱和双谱。压缩双谱的大小在倾角的位置处增强，并且它获得特征尺度依赖性，该特征尺度依赖性可以通过互相关CMB $μ$ -失真和温度波动来探测。我们定量研究这种互相关的属性，以及它们如何依赖于底层模型，讨论它们如何可以通过下一代CMB $μ$失真实验进行测试。这种方法允许人们使用熟知的CMB物理学来实验性地探测膨胀PBH场景，而不考虑与PBH形成和演化相关的非线性。
2021-09-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
One $μ$ to rule them all: CMB spectral distortions can probe domain walls, cosmic strings and low scale phase transitions
我们提出了一个新的探测纯引力耦合部门与大的各向异性。这些各向异性通过与重子-光子流体的引力相互作用而衰减，重子-光子流体在此过程中被加热。注入的热量导致宇宙微波背景光谱发生可测量的扭曲。我们给出了分析估计的扭曲的大小，并概述了如何计算它们从第一原理。这些方法适用于各向异性的形式的域壁/宇宙弦网络或所造成的一阶相变或标量场动力学。我们发现，这种方法可以潜在地探测以前不受约束的参数空间的大区域，是非常互补的，即将到来的搜索引力波所造成的这种黑暗的部门。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
A new probe of Axion-Like Particles: CMB polarization distortions due to cluster magnetic fields
我们建议利用即将开展的宇宙微波背景辐射（CMB）地基实验来探测星系团中类轴子粒子（ALP）与磁场相互作用的信号。在星系团磁场存在下，CMB光子和ALP之间的转换会导致星系团周围CMB的偏振光谱畸变。信号的强度取决于星系团的红移，并将表现出一个独特的空间轮廓周围取决于电子密度和磁场的结构。该失真产生与其他已知的频谱失真（如$y$型和$μ$型）不同的形状，因此可与多频CMB观测分离。该频谱接近于运动学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）信号，但可以使用偏振信息与其分离。对于未来的地面CMB实验，如西蒙斯天文台和CMB-S4，我们估计在前景污染，仪器噪声和CMB各向异性的存在下，该信号的可测量性。这种新的途径可以探测ALP质量范围从$10^{-13}$ eV到$10^{-12}$ eV的光子-ALP耦合，其精度比CMB-S4的现有边界高两个数量级。
2020-02-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining interacting dark energy with CMB and BAO future surveys
在本文中，我们进行了预测分析，以测试未来的重子声学振荡（BAO）和宇宙微波背景（CMB）实验的能力，以约束的唯象相互作用的暗能量模型，使用Fisher矩阵形式。我们考虑了一个类欧几里德实验，其中BAO测量是主要目标之一，以约束替代宇宙学模型的宇宙学参数。此外，额外的实验探头可以更有效地提供有关参数预测的信息，这也证明了在分析中包括未来的地基CMB实验，该实验主要是为了高精度地测量偏振信号而设计的。在相互作用的暗能量场景中，暗物质和暗能量之间的耦合修改了守恒方程，使得两种成分的流体方程守恒为暗扇区的总能量密度。在这种情况下，我们考虑三个现象学模型，在过去的几年里，在文献中进行了深入的研究。我们发现，CMB和BAO信息的组合可以打破所有三个模型的暗扇区参数之间的退化，虽然在不同程度上。我们发现强大的约束，例如，耦合常数比较时，它与目前的限制两个模型，和他们未来的统计3- $σ$界限可能会排除空相互作用的探针的组合，被认为是。然而，对于其中一个模型，耦合参数的约束并没有改善目前的结果（使用大量的调查组合实现），并且更大的探针组合似乎是必要的，以最终声明在该上下文中是否有利于相互作用。
2017-11-22 astro-ph.CO gr-qc
CMB Lensing Trispectrum as a Probe of Parity Violation in LSS
本研究首次提出可利用CMB透镜三谱探测大尺度结构的宇称违反，推导了通用的约化透镜三谱表达式，通过玩具模型计算奇宇称三谱并估算信噪比，为后续相关研究和实验提供原理支撑。
2025-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Updated constraints on interacting dark energy: A comprehensive analysis using multiple CMB probes, DESI DR2, and supernovae observations
Northeastern University（东北大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
本研究结合多组宇宙学观测数据，分析不同形式相互作用暗能量模型，发现Q∝ρ_de的模型（尤其Q=βH₀ρ_de）与ΛCDM存在显著偏差，获观测数据偏好。
2026-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
How CMB and large-scale structure constrain chameleon interacting dark energy
我们探讨了一个变色龙型的相互作用的暗物质-暗能量的情况下，标量场的示踪最小的有效潜力来源的暗物质密度。我们广泛地讨论了这种耦合对宇宙学观测量的影响，特别是参数简并预计之间出现的模型参数和其他宇宙学参数，然后测试模型对观测的宇宙微波背景（CMB）各向异性和其他宇宙学探测。我们发现，变色龙参数$α$和$β$，分别决定标量场势的斜率和暗物质-暗能量耦合强度，可以约束到$α< 0.17$和$β< 0.19$单独使用CMB数据。特别是后者的参数仅受后期集成萨克斯-沃尔夫效应的约束。增加对局部哈勃膨胀率$H_0$的测量，使$α$的边界收紧了两倍，尽管这种明显的改善可以说是局部测量和从最小$Λ$ CDM模型中的普朗克数据推断出的$H_0$值之间的张力的人为产物。同样的论点也排除了变色龙模型模拟暗辐射成分的可能性，尽管这两种情况之间有着短暂的相似之处，因为它们都推迟了物质辐射相等的时代。基于导出的参数约束，我们讨论了正在进行的和未来的大尺度结构调查的模型可能的签名。
2015-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Signatures of Self-Interacting Dark Matter in the Matter Power Spectrum and the CMB
我们考虑一个自相互作用的暗物质模型，在这个模型中，介导自相互作用的大质量暗光子衰变为亮暗费米子，以避免宇宙的过度封闭。我们发现，如果该模型被约束，以解释暗物质晕推断的螺旋星系和星系团同时，有一个强有力的迹象表明，暗物质产生不对称的早期宇宙。这也意味着暗辐射的存在，后期动力学解耦的暗物质，和抑制的线性功率谱由于暗声阻尼。Lyman- $α$森林功率谱测量对阻尼尺度提出了一个很强的上限，模型几乎没有减少卫星星系丰度的空间。未来在物质功率谱和宇宙微波背景中的观测，再加上星系晕中自相互作用的影响，使得即使在传统的暗物质搜索信号不存在的情况下，也有可能测量暗扇区粒子的规范耦合和质量。
2018-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter-Radiation Scattering Enhances CMB Phase Shift through Dark Matter-loading
本研究探究暗物质与非光子辐射的散射作用，发现其可进一步放大CMB声波振荡的相移，通过耦合谐振子模型解析机制，并结合观测数据验证了相移增强与相互作用暗物质丰度的线性关联，为暗物质-辐射相互作用模型提供新的观测特征。
2025-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Low-energy probes of small CMB amplitude in models of radiative Higgs mechanism
小CMB振幅$A_s \simeq 10^{-9}$（或小温度波动$δT/T \simeq 10^{-5}$）典型地需要暴胀子$λ_ϕ\sim 10^{-14}$的非自然小的有效耦合。在成功的模型中，通常存在对振幅的额外抑制，例如通过具有非最小耦合$ξ$的大场暴胀，使得$λ_ϕ$可以大得多。但是$λ_ϕ$和$ξ$不能同时是$\sim {\cal O}(1)$;自然性负担由它们分担。我们发现，在TeV尺度的新的物理信号的情况下，可能更喜欢一个更自然的大小的$ξ\lesssim {\cal O}(1-100)$与$λ_ϕ\lesssim {\cal O}(10^{-4}-10^{-8})$，约束更大的$ξ$与更大的$λ_ϕ$更强烈。在$U(1)_X$中，暴胀子的重正化运行也诱导了电弱对称性破缺的科尔曼-温伯格机制。我们特别展望了LHC 13和100 TeV $pp$对撞机探测小CMB振幅参数空间的前景。
2021-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Recoupled Dark Radiation reconciling CMB and DESI BAO measurements
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
研究通过引入耦合辐射成分缓解ΛCDM模型中CMB与DESI BAO测量之间的张力，并通过 sterile 中微子与轻伪标量介质的相互作用提供具体实现，从而改进宇宙学一致性和Hubble常数的张力。
2026-05-18 astro-ph.CO
Robust Evidence for Dynamical Dark Energy from DESI Galaxy-CMB Lensing Cross-Correlation and Geometric Probes
利用DESI星系与CMB透镜互相关并结合几何探针，为动力学暗能量提供了超过4σ的稳健统计证据，且独立于普朗克CMB各向异性数据。
2025-10-10 astro-ph.CO
CMB signature of non-thermal Dark Matter produced from self-interacting dark sector
本文提出在I型跷跷板模型中引入狄拉克费米子χ和复标量φ，通过长寿命φ在BBN至CMB期间的非热衰变产生暗物质并贡献额外中微子自由度，从而利用CMB实验中ΔNeff的精确测量间接探测该非热暗物质场景。
2023-06-07 astro-ph.CO hep-ph
New probe of inflationary gravitational waves: cross-correlations of lensed primary CMB B-modes with large-scale structure
提出通过CMB B模透镜化与LSS的交叉相关探测暴胀引力波，预测对张标比r的约束可达σ_r≈5×10^-3，且因非高斯特性不受高斯前景偏差影响，可作为传统方法的互补探针。
2023-09-21 astro-ph.CO
CMB-HD as a Probe of Dark Matter on Sub-Galactic Scales
本文首次证明CMB-HD高分辨率透镜观测可探测亚星系尺度结构，区分冷暗物质与非CDM模型，并区分重子反馈效应，为暗物质研究提供新探针。
2025-01-24 astro-ph.CO hep-ph
A fake Interacting Dark Energy detection?
暗物质和暗能量部分之间的相互作用模型已经被提出来缓解长期存在的哈勃常数紧张局势。在本文中，我们分析是否这些相互作用的模型得到的约束和潜在的暗示保持不变时，使用模拟普朗克数据。有趣的是，我们的模拟表明，单独处理当前的宇宙微波背景辐射普朗克测量时，可能会出现对暗物质和暗能量流体之间非零相互作用的危险假检测。同样的假设是测试对未来的CMB观测，发现只有宇宙方差有限的偏振实验，如PICO或PRISM，可以打破现有的参数简并，并提供可靠的宇宙学约束。本文强调的极端重要性，面对的结果所产生的数据分析与模拟时提取的宇宙学限制在异国情调的宇宙学场景。
2020-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Circular Polarization of the CMB: A probe of the First stars
虽然宇宙微波背景（CMB）在10%水平上是线偏振的，但在标准宇宙学中，不存在显著的圆偏振（CP）内禀源。然而，在通过磁化等离子体的传播过程中，CMB的CP可以通过法拉第转换（FC）产生。FC将预先存在的线性极化转换为CP，在存在相对论性电子的磁场的情况下。在本文中，我们专注于FC由于超新星遗迹的第一颗恒星，也被称为Pop III星。我们推导出由一般FC产生的CMB的CP的角功率谱的解析形式。我们将这一结果的情况下，FC触发的第一颗恒星的爆炸和评估的角功率谱，CV V。结果表明：当l > 100时，l（l + 1）C_l^VV/（2 pi）的振幅> 10^-2微开尔文平方，每个晕只有一颗Pop III星，Pop III SN遗迹的年龄为104年，CMB观测频率为1GHz。我们希望CMB的CP是一个非常有前途的探测尚未观测到的第一批恒星，主要是由于预期的高信号以及独特的频率依赖性。
2015-11-14 astro-ph.CO
Massive neutrinos and interacting dark matter look alike through the lens of lensing
Lehman College, City University of New York（纽约市立大学莱曼学院）；Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）
研究指出大规模中微子对宇宙微波背景辐射引力透镜功率谱的抑制效应可通过暗物质-重子相互作用模拟，可能影响中微子质量的测定。
2026-04-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Signs of Interacting Vacuum and Dark Matter in the Universe
我们考虑了动力学暗能量（DDE）在$Λ$ CDM中现有张力的可能解决方案中的影响。我们测试相互作用和非相互作用的DE模型与暗物质（DM）。在前者中，运行真空模型（RVM）与DM相互作用似乎是一个受欢迎的选择。基于势$V\sim ϕ^{-α}$的非相互作用标量场模型和通用的XCDM参数化也提供了一致的DDE信号。我们的分析相对于现有的文献中的重要的新颖性是，我们使用的物质双谱，连同功率谱。使用一套完整的和更新的宇宙学观测的$SNIa+BAO+H(z)+LSS+CMB$，我们发现，关键的三元组$BAO+LSS+CMB$（即重子声学振荡，大尺度结构形成数据和宇宙微波背景）提供了大部分的信号。分析表明，双谱数据有助于掌握DDE信号。如果不包括双谱，则DDE信号当前不能以显著的置信水平被感知。
2019-04-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on neutrino mass in the scenario of vacuum energy interacting with cold dark matter after Planck 2018
本文利用最新的宇宙学观测资料，研究了真空能量与冷暗物质（简称I $Λ$ CDM）相互作用对中微子总质量的限制.我们考虑了四种典型的交互形式，即，在I $Λ$ CDM场景中，$Q=βH ρ_{\rm de}$、$Q=βH ρ_{\rm c}$、$Q=βH_{0} ρ_{\rm de}$和$Q=βH_{0} ρ_{\rm c}$。为了避免相互作用暗能量模型中的大尺度不稳定性问题，我们采用扩展的相互作用暗能量参数化后Friedmann方法计算了这些模型中暗能量的微扰演化.这项工作中使用的观测数据包括普朗克2018年数据发布的宇宙微波背景（CMB）测量，重子声振荡（BAO）数据，Ia型超新星（SN）观测（Pantheon汇编），以及哈勃太空望远镜2019年哈勃常数$H_{0}$的本地距离阶梯测量。我们发现，与$Λ$ CDM+ $\sum m_ν$模型相比，四个I $Λ$ CDM+ $\sum m_ν$模型中对$\sum m_ν$的约束更宽松.当考虑中微子的三个质量等级时，对$\sum m_ν$的约束在简并等级情况下是最紧的，而在反等级情况下是宽松的。此外，在4个I $Λ$ CDM+ $\sum m_ν$模型中，CMB+BAO+SN+ $H_{0}$数据组合的耦合参数$β$值大于CMB+BAO+SN数据组合的耦合参数$β$值，且在1个以上的$σ$水平上，CMB+BAO+SN+ $H_{0}$…
2020-05-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The CMB lensing bi-spectrum as a probe of modified gravity theories
与爱因斯坦的广义相对论（GR）相比，引力理论修正了宇宙结构。在最后一个散射面上的宇宙微波背景（CMB）起伏图案被这些结构沿着光子路径透镜化到观测者。因此，所观察到的CMB图案保留了结构生长历史的痕迹。我们发现，观测的CMB透镜双谱提供了一个有趣的方式来约束偏离GR在广泛的一类标量张量引力理论称为“超越Horndeski”。我们量化的通用参数的约束描述的偏离GR取决于有效的多极范围的分析。我们的结果进一步表明，一个精确的非线性校正的物质双谱在修改的重力考虑时，双谱用于探测超过多极$\ell_{\rm max} \gtrsim 1500$的尺度是必要的。我们还发现，结果是不敏感的筛选机制的实施细节，在非常小的规模。最后，我们证明了潜在的透镜双谱提供了一个盲重建的红移演化的修改后的重力参数相结合的CMB和低Z源透镜数据的分析。
2018-05-27 astro-ph.CO
Using Big Bang Nucleosynthesis to Extend CMB Probes of Neutrino Physics
我们目前的计算表明，即将到来的宇宙微波背景（CMB）实验将有能力改善目前的中微子质量的限制，并提供新的限制中微子简并参数。后者可能超过大爆炸核合成（BBN）和观测推断的原始氦丰度。这些结论来自我们的蒙特卡罗马尔可夫链（MCMC）模拟，其中包括一个完整的BBN核反应网络。这提供了氦丰度，重子数，三个单独的中微子简并参数和其他宇宙学参数的自洽处理。分析了引力透镜效应对CMB对中微子静止质量和简并度参数的影响。我们发现，对于普朗克实验，总的（总和）中微子质量$M_ν > 0.29$ eV可以排除在$2σ$或更好。同样，中微子简并参数$ξ_{ν_{e}} > 0.11$和$| ξ_{ν_{μ/τ}} | > 0.49$也可以在$2σ$置信度下检测或排除。对于POLARBEAR，我们发现相应的可检测值为$M_ν> 0.75 {\rm eV}$、$ξ_{ν_{e}} > 0.62$和$| ξ_{ν_{μ/τ}}| > 1.1$，而对于EPIC，我们得到$M_ν> 0.20 {\rm eV}$、$ξ_{ν_{e}} > 0.045$和$|ξ_{ν_{μ/τ}}| > 0.29$。我们对EPIC的预测表明，CMB观测有可能对中微子简并参数设置约束，这些约束优于BBN导出的限制，并且比当前WMAP导出的限制好一个数量级。
2010-05-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A new probe of the high-redshift Universe: nulling CMB lensing with interloper-free "LIM-pair" lensing
星系巡天和宇宙微波背景（CMB）之间的中间红移仍然是未探索的领域。线强度测绘（LIM）提供了一种探测$z\gtrsim 1$宇宙的方法，包括再电离时代和黑暗时代。通过精确的零化的透镜内核，我们表明，LIM透镜，结合星系（分别，CMB）透镜，可以独特地探测$z\gtrsim 1$（分别，再电离前）宇宙。然而，LIM前景是这种未来技术的关键障碍。虽然可以通过丢弃垂直于视线的模式（低$k_\parallel$模式）来控制连续体前景，但在LIM透镜的上下文中还没有解决闯入者前景。在本文中，我们量化的干扰偏差LIM透镜的第一次，并推导出一个“LIM-pair”的估计，它完全避免后，与CMB透镜互相关。这种新的二次透镜估计器的工作原理是将来自同一红移的不同线上的两个强度图结合起来，它们的插入者是不相关的。因此，该前景避免方法对于闯入者功率和非高斯性的幅度的甚至大的变化是鲁棒的。因此，交叉谱的LIM对估计与CMB透镜是强大的，目前在LIM模型在高红移的理论不确定性。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
An efficient probe of the cosmological CPT violation
我们开发了一个有效的方法的基础上的线性回归算法来探测宇宙CPT违反使用CMB偏振数据。我们使用模拟CMB数据验证了这种方法，并将其应用于最近的CMB观测。我们发现，BICEP 1和BOOMERanG 2003年的组合数据样本有利于一个非零的各向同性旋转角在$2.3σ$的置信水平，即，$Δα=-3.3 \pm1.4$度（68% CL）与系统学。
2015-07-21 astro-ph.CO
CMB constraints on Dark Matter models with large annihilation cross-section
在红移1000附近，暗物质湮灭产生的次级粒子的注入将不可避免地影响复合过程，在宇宙微波背景（CMB）各向异性和极化上留下印记。我们发现，最近的CMB测量提供的WMAP卫星任务放置有趣的约束DM的自湮灭率，特别是对于模型，表现出一个大的索末菲增强的湮灭截面，最近提出了适合PAMELA和ATIC的结果。此外，我们认为，即将到来的CMB实验，如普朗克，将改善约束至少一个数量级，从而提供了一个敏感的探针DM粒子的属性。
2009-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic sign-reversal: non-parametric reconstruction of interacting dark energy with DESI DR2
Northeastern University（东北大学）
本研究利用DESI DR2等数据，非参数化重建暗能量与暗物质的相互作用，发现β(z)在宇宙演化中符号反转，展示了一种新的暗能量模型解释。
2025-12-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring CMB non-Gaussianity as a probe of Inflation and Cosmic Strings
极早期宇宙的主要候选者被描述为一段快速膨胀的时期，称为暴胀。虽然标准范式调用一个单一的慢滚动场，但可以构建许多不同的模型，以适应当前的观测证据。在这项工作中，我们概述了理论和观测研究的非高斯波动模型的通货膨胀和宇宙弦-拓扑缺陷，可能会产生在非常早期的宇宙在相变。特别是，我们认为宇宙弦上的宇宙微波背景（CMB）的印记，并描述了一种形式主义的测量一般四点关联函数，或三谱，使用CMB。此外，我们描述了我们的方法的应用程序，非高斯信号中的大尺度结构的宇宙印记。这种偏离高斯性的情况通常用所谓的双谱和三谱来表示。
2011-12-26 astro-ph.CO
Hot and cold spots counts as probes of non-Gaussianity in the CMB
我们引入CMB温度各向异性图的漂移集的热点和冷点的数量，$n_h$和$n_c$，作为可以区分不同非高斯模型的统计观测量。我们数值计算它们从非高斯CMB温度波动图的模拟。我们研究的第一类非高斯模型是局部型原始非高斯模型。第二类模型具有某种特定形式的概率分布函数，从中提取每个像素处的温度波动值，使用HEALPIX获得。我们发现$n_h$和$n_c$的特征非高斯偏差形状，这是不同的每一个模型考虑。我们进一步证明，$n_h$和$n_c$携带额外的信息相比，属，这只是他们的线性组合，使他们有价值的补充Minkowski泛函约束非高斯。
2012-06-03 astro-ph.CO
$Λ$CDM or self-interacting neutrinos? - how CMB data can tell the two models apart
在许多对$Λ$ CDM范式的扩展中，中微子自相互作用直到接近物质辐射相等的时代的模型已经被证明与当前的宇宙微波背景（CMB）数据非常吻合，同时缓解了膨胀率和物质波动幅度的后期测量的紧张局势。有趣的是，CMB与这个模型的拟合要么挑选出中微子相互作用强度的特定大值，要么与$Λ$ CDM中发现的极弱中微子相互作用一致，导致中微子自相互作用截面的双峰后验分布。在本文中，我们探讨了为什么目前的宇宙学数据选择这个特定的大中微子自相互作用强度，并因此，不赞成自相互作用截面的中间值。我们展示了它是如何的$\ell \gtrsim 1000$ CMB温度各向异性，最近测量的普朗克卫星，产生这种双峰。我们还建立了更小尺度的温度数据，和改进的偏振数据测量的温度-偏振互相关，将最好地约束中微子自相互作用强度。我们预测，即将到来的西蒙斯天文台应该能够区分模型。
2019-04-23 astro-ph.CO
Cosmological constraints with self-interacting sterile neutrinos
在这项工作中，我们重新审视的问题，宇宙学是否可以兼容的情况下，轻不育中微子，调用解释SBL异常，在自相互作用的存在下，不育中微子介导的大质量规范玻色子。我们检查这个建议，通过推导出宇宙学预测的模型在广泛的模型参数，包括有效的相互作用强度$G_X$，无菌中微子质量$m_{\rm st}$和积极的无菌混合。有了这些，我们进行了统计分析的宇宙学数据从BBN，CMB和BAO数据推断无菌自相互作用模型参数的后验概率。BBN主要提供了有效相互作用强度的信息，我们发现$\log_{10}(G_X/G_F)\geq 3.6$可以在95%CL下描述原始丰度。我们对CMB和BAO数据的分析表明，当允许无菌中微子质量的广泛先验时，其后验仅考虑CMB数据时被限制为$m_{\rm st}\leq 0.91~{\rm eV}$（95% CL），当添加BAO信息时被限制为$m_{\rm st}\leq 0.37~{\rm eV}$（95% CL）。因此，与无相互作用的无菌中微子模型相比，质量边界略有放宽，但在大于$2σ$ CL时，质量为1 eV的无菌中微子仍然被排除在外。相反，如果固定无菌中微子质量和混合的值，优选短基线数据，我们发现，虽然CMB数据本身有利于自相互作用的情况下，包括BAO信息严重降低与模型的协议。总之，我们的结论是，添加自相互作用可以缓解eV不育中微子和CMB数据之间的紧张关系，但包括BAO结…
2018-10-17 astro-ph.CO hep-ph
Forecast Analysis on Interacting Dark Energy Models from Future Generation PICO and DESI Missions
预计下一代CMB卫星任务将以前所未有的精度对广泛的宇宙学参数提供强有力的约束。但是如果我们不把暗能量归因于一个宇宙学常数，这些对参数的限制就会减弱。涉及暗能量和暗物质相互作用的宇宙学模型可以在当前时代产生可比的能量密度，从而缓解所谓的宇宙符合问题。在本文中，我们进行了预测分析，以测试未来一代高灵敏度的宇宙微波背景（CMB）和重子声学振荡（BAO）实验的能力，约束的唯象相互作用暗能量模型。我们认为宇宙方差有限的未来CMB偏振实验PICO以及从DESI实验的BAO信息约束相互作用的暗扇区的参数。基于宇宙学扰动的稳定性，我们考虑了两种可能的相互作用方案。研究了耦合常数和暗能量状态方程参数对CMB温度功率谱、物质功率谱和$fσ_8$的影响。我们已经使用了模拟温度和极化数据从PICO的多极范围内（$\ell = 2 - 4000$），正如预期的那样，我们确实看到PICO单独产生更好的约束比普朗克的$Λ$ CDM参数。随着PICO和DESI任务的集成，我们观察到对几个宇宙学参数的约束有了显著的改善，特别是暗能量的状态方程参数。然而，我们注意到，需要额外的数据来约束一个小的正耦合常数。
2022-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Cross-correlation between CMB B-modes and Faraday Rotation as a Novel Probe of Primordial Magnetic Fields
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（木下浦和宇宙物理研究所（世界顶级学术前沿中心），多伦多大学天体物理与空间科学系，东京大学）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）
本研究提出利用CMB B模与法拉第旋转角的交叉双谱作为原初磁场的新探针，该双谱对磁场螺旋度敏感，未来实验可探测亚纳高斯振幅的磁场。
2026-09-29 astro-ph.CO
Interacting scalar tensor cosmology in light of SNeIa, CMB, BAO and OHD observational data sets
在这项工作中，一个相互作用的变色龙一样的标量场的情况下，考虑SNeIa，CMB，BAO和OHD数据集进行了研究。事实上，该研究是通过引入有效暗能量状态方程的一个近似来实现的，它模拟了变色龙模型的行为。在此基础上，分析了该机制中的一些宇宙学参数，包括哈勃参数、减速参数和符合参数。本文认识到，在估计理论模型的自由参数时，考虑系统误差时，最好考虑上述观测数据集的整体。事实上，如果考虑SNeIa、CMB和BAO，而不考虑OHD，可能会导致不同的结果。此外，为了在具有约束$χ_{\rm{m}}^2\leq 1$的计数器之间获得更好的重叠，可以重新加权$χ_{\rm{T}}^2$函数。根据二维置信水平$68.3\%$、$90\%$和$95.4\%$，绘制边缘化似然$\mathcal{L} (Ω_{\rm{m0}} ,ω_1, β)$的相对概率函数。同时，在上述置信水平下，求出使边缘似然最大化的自由参数值。此外，在此基础上，还得到了有效暗能量状态方程的自由参数$χ^2$的最小值。
2016-01-27 astro-ph.CO
Parity in Planck full-mission CMB temperature maps
在宇宙学的标准模型中，预计宇宙微波背景（CMB）天空不会表现出对称性偏好。根据我们以前的研究，我们探索了欧空局普朗克探测器最新的全任务CMB温度图中任何特定宇称偏好的存在。具体来说，在这项工作中，我们将探测（a）通过普朗克2015年数据的角功率谱，CMB的偶、奇多极子之间的功率对称性。此外，我们还评估任何特定的偏好镜像奇偶性（a）对称性，通过分析的权力包含在$l+m$ =偶或奇模式组合。
2020-05-16 astro-ph.CO
Tomographic analyses of the CMB lensing and galaxy clustering to probe the linear structure growth
在层析成像的方法中，我们测量的CMB透镜重建从普朗克卫星和光度红移目录的基础上的南银河帽u波段巡天（SCUSS），斯隆数字巡天（SDSS），和宽视场红外巡天探测器（WISE）数据的组合星系之间的互相关。我们进行分析，考虑六个红移箱跨越范围的$0.1 <z<0.7$。从星系-星系和星系-宇宙微波背景辐射透镜功率谱的估计中，我们得到了每个红移仓的星系偏差和互相关的幅度。我们最终使用Giannantonio等人在2016年引入的偏倚独立$\hat{D}_{G}$估计器，将这些断层扫描测量用于估计线性结构生长。我们发现，相对于基准宇宙学的结构增长的幅度是$A_{D}=1.16\pm 0.13$，与$Λ$ CDM模型（$A_{D}^{ΛCDM}=1$）的预测密切一致。我们进行了几次测试，以确保结果的一致性，没有发现系统性影响的显著证据。
2020-06-22 astro-ph.CO
Controlled Ensemble Null Tests of Dynamical Dark Energy Hints: Single-Probe Recovery of $Λ$CDM with BAO, Compressed-CMB, and SNe Mocks
Department of Physics, Institute of Basic Science, Sungkyunkwan University（成均馆大学物理系、基础科学研究院）
本文通过一致的BAO、CMB和SNe模拟重构LambdaCDM，揭示了动力学暗能量的零测试结果，强调了多探测分析和灵活先验的重要性。
2026-10-14 astro-ph.CO
CMB Lensing and Scale Dependent New Physics
宇宙微波背景透镜效应是一种新的宇宙学探测方法，它携带着$z\approx1$-4红移范围内物质功率谱和距离的丰富信息。我们调查的规模依赖的新物理的作用，如从修改后的重力，中微子质量，冷（低声速）暗能量，其签名的CMB透镜。不同尺度依赖性之间的区别，以及进入CMB透镜和其他功率谱的物质功率谱的不同红移依赖性权重，意味着CMB透镜可以同时探测不同范围的物理。我们强调角分分辨率偏振实验的作用，区分物理效应。
2016-01-30 astro-ph.CO
On the detection of point sources in CMB maps
利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP 7）的7年数据，进一步探讨了点源探测技术在宇宙微波背景（CMB）辐射星图中的应用。采用Tegmark等提出的前景简化方法，以Kolmogorov参数作为描述子，对WMAP卫星CMB温度数据进行分析。部分探测点与其他方法已揭示的点源相吻合。然而，我们也发现了2个候选源，仍然没有对应的已知，并确定了7个点源在普朗克早期发布的紧凑源目录中作为高可靠性源。
2013-07-29 astro-ph.CO
Cross-correlation between cosmic microwave background lensing and galaxy intrinsic alignment as a contaminant to gravitational lensing cross-correlated probes of the universe
我们在这里介绍一个互相关项之间的CMB透镜和星系的内在排列，在此注明为$ϕI$。这种效应对宇宙微波背景辐射透镜效应和星系透镜效应之间的互相关起了污染作用。后一种互相关最近首次被探测到，随着星系和宇宙微波背景辐射巡天重叠区域的增加以及宇宙微波背景辐射偏振测量的重要性增加，测量结果将大大改善。这将成为研究宇宙结构和演化的强有力的探测器。的幅度的$ϕI$长期被发现是约15%的纯CMB透镜星系透镜组件，并采取行动，以减少其测量光谱的幅度。如果不加以缓解，光谱中的这种偏移将强烈影响其用于精确的宇宙学研究。我们还提出了一种方法来校准这个$ϕI$污染，通过使用一个缩放关系，允许一个减少的影响$ϕI$的一个因素，20或更多的所有红移箱，这将减少其幅度下降到检测限，在几乎所有的情况下。这将允许充分利用这个探测器进行精确的宇宙学研究。
2014-04-09 astro-ph.CO
Baryons still trace dark matter: probing CMB lensing maps for hidden isocurvature
补偿等曲率扰动（CIP）是平衡重子和暗物质等曲率以保持总物质密度不受扰动的原始波动。CIP对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响类似于CMB的弱透镜效应：平滑功率谱，产生非高斯特征。以前的工作考虑了CIP对CMB功率谱的影响，但忽略了CIP对透镜势功率谱估计的影响（尽管它对CMB三谱的非高斯、连通部分的贡献）。在这里，CIP贡献的标准估计的透镜潜在的功率谱的推导，以及CIP贡献的CMB功率谱，普朗克数据被用来放置在CMB尺度上的均方根CIP波动的限制，$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB})$。由此产生的约束$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) < 4.3 \times 10^{-3}$使用这种新技术提高了过去的工作的一个因素的$\sim 3$。我们发现，对于普朗克数据，我们的约束几乎达到最优CIP估计的灵敏度。这里提出的方法是目前最灵敏的探头的幅度的尺度不变CIP功率谱放置在95% CL的上限$A_{\rm CIP}< 0.017$。未来对大规模CMB透镜势功率谱的测量可以探测低至$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) = 8 \times 10^{-5}$（$A_{\rm CIP} = 3.2 \times 10^{-4}$）的CIP振幅。
2017-04-14 astro-ph.CO hep-ph
ISW effect as probe of features in the expansion history of the Universe
在本文中，使用和实现一个新的视线CMB代码，称为CMBAns [1]，它允许我们修改H（z）的任何给定的功能在任何红移，我们研究的宇宙膨胀历史的变化对CMB功率谱的影响。受H（z）变化对ISW平台和CMB低多极子效应的详细解析计算的启发，我们利用WMAP数据并通过MCMC分析研究了膨胀历史的两种唯象参量形式。我们的MCMC分析表明，标准LCDM宇宙学模型与CMB数据是一致的，允许宇宙的膨胀历史在不同的红移围绕这个模型变化。然而，我们的分析也表明，在[2]中提出的衰变暗能量模型实际上比标准的宇宙学常数模型更适合CMB数据。我们的研究与以前的分析一致，表明重子声学振荡（BAO）和超新星数据（SN Ia）也倾向于这种衰减的暗能量模型，使这一发现有趣，值得进一步研究。
2013-10-11 astro-ph.CO
Improved Method for Detecting Local Discontinuities in CMB data by Finite Differencing
宇宙微波背景辐射中一种意想不到的温度分布可能是新物理学的标志。特别是，宇宙缺陷的存在可以通过Kaiser-Stebbins效应的温度不连续性来指示。在本文中，我们将展示如何执行有限差分的CMB地图，在谐波空间中的噪声正则化，可能会暴露这种不连续性，我们报告的结果，这个过程中的7年威尔金森微波各向异性探测器的数据。
2011-01-12 astro-ph.CO hep-ph
Implications of mirror dark matter kinetic mixing for CMB anisotropies
镜像暗物质是一种耗散的、自相互作用的多粒子暗物质候选者，它可以解释DAMA、CoGeNT和CRESST-II直接探测实验。这种解释需要强度为$ε\sim 10^{-9}$的光子-镜光子动力学混合。具有这种动力学混合的镜像暗物质可能会在CMB各向异性谱上留下独特的特征。我们发现，动力学混合对CMB各向异性的最重要的影响是第三和更高的奇峰的高度的抑制。如果是$ε\stackrel{>}{\sim} 10^{-9}$，那么普朗克飞行任务在不久的将来就可以观测到这一特征。
2013-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Joint 21-cm and CMB Forecasts for Constraining Self-Interacting Massive Neutrinos
该研究首次利用宇宙黎明与黑暗时代的21厘米信号约束自相互作用大质量中微子，发现HERA可改进耦合强度约束，联合CMB-S4可打破参数简并，未来月球干涉仪有望实现百分比量级的耦合精度测量。
2025-09-02 astro-ph.CO
Current Dark Matter Annihilation Constraints from CMB and Low-Redshift Data
更新的约束暗物质截面和质量的结合CMB功率谱测量普朗克，WMAP 9，ACT，和SPT以及几个低红移数据集（BAO，HST，超新星）。对于CMB数据集，我们将WMAP 9温度和偏振数据（l <= 431）与普朗克温度数据（432 < l < 2500）、ACT和SPT数据（l > 2500）以及普朗克CMB四点透镜测量相结合。我们允许红移依赖的能量沉积从暗物质湮灭通过使用“通用”的能量吸收曲线。我们还包括一个更新的治疗的激发，加热，和电离能分数，并提供更新的沉积效率因子（f_eff）为41个不同的暗物质模型。假设完美的能量沉积（f_eff = 1）和热截面，质量低于26 GeV的暗物质排除在2西格玛水平。假设f_eff = 0.2的更一般的效率，热暗物质质量低于5 GeV是不利的，在2西格玛水平。这些限值比单独使用WMAP 9数据的限值提高了约2倍。这些目前的限制探针，但不排除，暗物质作为一个解释报告的异常间接检测观测AMS-02/PAMELA和费米伽马射线内星系数据。他们还探测了相关模型，这些模型可以解释CDMS，CRESST，CoGeNT和DAMA的异常直接探测事件，因为它们起源于一个通用的热WIMP。来自完整普朗克释放的投影约束应该将电流限制提高约2倍，但不会明确探测这些信号。拟议中的CMB第四阶段实验将更果断地探索相关区域，并将普朗克约束改进约2倍。
2014-11-28 astro-ph.CO hep-ph
