Missing Scalars at the Cosmological Collider
光标量场通常在暴胀期间形成空间变化的背景。它们通常不直接影响密度扰动,但与其他场相互作用,在原始扰动中留下非平凡的信号。从这个意义上说,它们成为宇宙对撞机上的“失踪标量”。我们研究潜在的可观察到的信号,这些失踪的标量,专注于一个特殊的例子,失踪的标量扭曲通常的振荡特征的压缩双谱。失真也是区分德西特背景诱导热质量与恒定固有质量的有用信号。
2022-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Classical Cosmological Collider Physics and Primordial Features
暴胀景观中的特征可以为暴胀模型注入额外的能量,并产生质量远大于哈勃暴胀尺度的壳粒子。这种可能性扩展了宇宙对撞机物理学计划的能量范围,其中与这些粒子相关的信号通常被玻尔兹曼抑制。我们研究了两类原始特征的经典宇宙对撞机的机制。在第一类中,原始特征是经典振荡,包括有质量场的相干振荡和暴胀势的振荡特征。第二类包括暴胀模型中的任何尖锐特征。所有这些经典特征都可以激发其他重场的未抑制量子模,从而在原始非高斯性中留下观测特征,包括这些重自由度的粒子谱信息。
2022-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The cosmological collider signal in the non-BD initial states
本文研究了非BD初态下标量旁观者粒子树级交换产生的宇宙学对撞机信号,通过求解自举方程解析计算暴胀子关联函数,发现非BD初态消除了玻尔兹曼抑制,使其能探测远高于暴胀哈勃尺度的能量。
2023-09-11 astro-ph.CO hep-ph
A Cosmological Higgs Collider
在暴胀过程中希格斯场的量子涨落可能是通过希格斯依赖暴胀子衰变的原始密度扰动的来源。通过测量原始非高斯性,这种所谓的希格斯调制再加热方案为我们提供了一个独特的机会,以探测希格斯相互作用在极高的能量尺度,我们称之为宇宙希格斯对撞机(CHC)。我们实现CHC在一个简单的情况下,暴胀衰变到希格斯门标量,考虑到希格斯波动振幅的衰变后,通货膨胀。我们还计算了标准模型粒子的CHC信号,即它们在压缩双谱中的印记,它可以很大。CHC的概念可以直接推广到具有其他类型等曲率扰动的宇宙学等曲率对撞机。
2019-07-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark energy and light WIMP dark matter from the cosmological viewpoint
本文从重子、暗物质和暗能量密度对宇宙总物质-能量密度收支的贡献的天体物理数据中,给出了轻暗物质粒子和暗能量准粒子的质量估计。我们使用的量子宇宙学模型中,暗能量是一个凝聚的原始标量场的量子振荡。质量约为15 GeV的暗能量准粒子与7年WMAP和其他数据一致。准粒子可以通过破坏CP不变性衰变为重子、轻子和暗物质。WIMP的质量约为5 GeV,对应于重子和暗物质能量密度的观测值。这样的质量与CoGeNT、DAMA和CDMS的观测结果一致。暗能量的准粒子可以被记录为频率为~ 3.64 x 10^{24} 1/s的恒定辐射背景。暗物质粒子必须以信号的形式表现出来,其频率约为1.21 x 10^{24} 1/s,来自星系团的辐射,其中存在由暗物质产生的强烈引力场。
2010-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Grand Unification at the Cosmological Collider with Chemical Potential
本文提出化学势机制使自旋-1粒子在暴胀哈勃尺度以上仍可通过原初非高斯性被探测,并将其应用于轨道折叠大统一与三化场景,证明未来宇宙学巡天可观测到约 $10^{15}$ GeV 的统一伙伴粒子信号。
2024-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Gauge Boson Signals at the Cosmological Collider
本文研究了在原初非高斯条件下从轴子到暴胀子的耦合过程中有质量规范玻色子的产生以及相应的振荡特征。在规范玻色子质量和化学势都很大的窗口中,信号有可能被不久的将来的大尺度结构探测器获得。这种情况下,涵盖了一个新的区域振荡频率,这是不填充以前已知的宇宙对撞机模型。我们还演示了如何正确地包括指数因子,并讨论了在信号估计中获得规范玻色子质量的功率依赖性的微妙之处。
2020-04-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Extra-dimensional Origins of Chemical Potentials at the Cosmological Collider
University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校)
该研究在多高维规范场产生的稳健暴胀模型中,探究化学势机制在宇宙对撞机物理中的实现,证实可产生重于暴胀哈勃尺度且无玻尔兹曼抑制的粒子,并构建了符合理论与实验约束的现实模型。
2026-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Searching for Cosmological Collider in the Planck CMB Data
本文首次在普朗克CMB数据中系统搜寻宇宙学对撞机信号,提出包含振荡、自旋角度依赖及声速效应的解析双谱模板,并利用CMB-BEST进行分析,未发现显著证据但展示了未来探测潜力。
2024-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Limitations of Cosmological Collider Analyses
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)
研究宇宙学对撞机分析局限性,结合数值预测与观测数据评估标量宇宙学对撞机观测可行性,发现弱混合下对撞机信号小,强混合虽能产生更大双谱但会扭曲信号,强调强混合分析对获取约束的必要性。
2026-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Non-Gaussianity from $X, Y$ gauge bosons in Cosmological Collider Physics
在暴胀过程中存在的哈勃尺度级的重场有助于暴胀子的三点函数的非高斯签名。考虑到哈勃尺度与大统一理论(GUT)的尺度相近,这为利用宇宙微波背景的精确观测信息探测到在对撞机上很难发现的GUT尺度提供了可能性。我们讨论了一个detactability的$X, Y$规范玻色子目前在任何大统一理论的宇宙对撞机物理框架。通过计算$X, Y$规范玻色子对暴胀子三点函数的单圈贡献,发现由$X, Y$规范玻色子质量项产生的相互作用的单圈图提供了一个由$X, Y$规范玻色子质量与哈勃尺度之比表示的增强因子$(m_X/H)^4$.在估计的非高斯性,这个因素是至关重要的,它对可探测性的$X, Y$规范玻色子的影响进行了讨论。
2021-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large-Field Inflation and the Cosmological Collider
本研究指出大场暴胀的超普朗克场程会使旁观者场产生尺度依赖性,并在原初双谱中留下可探测的宇宙学对撞机信号。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Shapes of the Cosmological Low-Speed Collider
本文提出宇宙学低速对撞机信号这一新发现通道,通过非局域单场有效场论描述重粒子在声速降低的戈德斯通玻色子关联函数中产生的独特共振,并系统研究了标量双谱中的新形状非高斯性。
2023-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Collider Signals From a Triangle Loop
Tsinghua University(清华大学);University of Cambridge(剑桥大学)
本文首次解析推导了暴胀双谱和 trispectrum 中大质量标量三角圈产生的领先阶宇宙学碰撞器信号,并证明其可由有效气泡图重现,为提取一般圈信号提供了系统方法。
2026-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Carving out the Multifield Cosmological Collider Landscape
Max Planck Institute for Physics, Werner-Heisenberg-Institut(马克斯·普朗克物理研究所,维尔纳·海森堡研究所);Max Planck-IAS-NTU Center for Particle Physics, Cosmology and Geometry(马克斯·普朗克-IAS-南洋理工大学粒子物理、宇宙学与几何中心)
本文证明多场暴胀在双谱压缩极限中普遍产生几乎局域的宇宙学对撞机信号,并揭示大场数下标度维度趋向幺正性边界,源于极值统计与随机矩阵普适性。
2026-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An Effective Cosmological Collider
该论文通过建立阿贝尔规范-希格斯-暴胀子有效场论的最小算符基,系统研究了重粒子有效场论中的算符冗余,识别出具有潜在宇宙学对撞机信号的新非冗余算符,并推广至其他相关理论。
2024-01-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Isocurvature Collider
宇宙对撞机可以保存来自非常高能量尺度的相互作用的信息,并将它们印在宇宙学观测值上。利用宇宙学扰动双谱的压缩极限,可以直接从宇宙微波背景辐射(CMB)等观测数据中提取中间粒子的信息。因此,宇宙对撞机可以成为检验理论模型的强大而有前途的工具。本文研究了极轻的轴子(包括QCD轴子和类轴子粒子),认为它们构成了晚期的冷暗物质(CDM)。我们对这种轴子的暴胀等曲率模式很感兴趣,并试图弄清楚轴子扰动如何表现为等曲率对撞机。我们工作出一个例子,中间粒子是玻色子,并表明,在压缩极限,它是可能的,以提供一个时钟信号的显着幅度,具有特征的角度依赖性。这为等曲率双谱时钟信号的贡献和分析提供了一个通道,我们希望在未来的实验中看到。
2021-03-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
How Significant are Cosmological Collider Signals in the Planck Data?
本文提出通过正交化碰撞模板来寻找原初非高斯性信号,利用普朗克数据发现显著的双谱特征,为未来检测提供前景。
2025-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Open Effective Field Theory and the Physics of Cosmological Collider Signals
本文通过开放有效场论研究宇宙学碰撞信号的物理机制,揭示了局部与非局部信号的来源,并建立了信号与熵生产之间的联系。
2025-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Phase Information in Cosmological Collider Signals
本文研究宇宙学对撞机振荡信号的相位,提出其可测量并用于推断重粒子的自旋与耦合,同时给出两类一圈非局域信号的解析结果。
2023-04-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Cosmological Heavy Ion Collider: Fast Thermalization after Cosmic Inflation
重离子对撞机揭示了“快速热化”过程。这一实验突破为研究弱耦合和强耦合下的热化过程提供了新的理论工具。我们将其应用于暴胀宇宙学的再加热时代,以及宇宙学夸克-胶子等离子体(QGP)的形成。我们计算了QGP在再加热时的热化时间,发现它由暴胀的能量标度和剪切粘滞熵比$η/s$决定,或者等价地由热化时的张量标量比和强耦合常数决定.热化在低尺度暴胀和强耦合系统中几乎是瞬间实现的,而在弱耦合系统或高尺度暴胀之后,热化则需要一个或小于一个e倍的膨胀。我们证明,膨胀的预测是强大的物理热化,并找到一个随机背景的引力波在干涉仪可访问的频率,虽然幅度很小。
2020-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: mapping cosmological collider models to weak-lensing observables
University of Chicago(芝加哥大学);Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago(芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所);NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)(NSF-西蒙斯天空人工智能研究所(SkAI));University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学)
本文提出一种方法,通过任意双谱信号运行宇宙模拟,生成三十多个PNG生成模板,研究碰撞物理在非线性密度场中的特征,并利用弱透镜观测预测约束。
2026-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fermionic Bubble Loop in Cosmological Collider Revisited: Exact signals from spectral and Mellin-Barnes methods
RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)(RIKEN跨学科理论与数学科学中心(iTHEMS));Department of Physics, Tsinghua University(清华大学物理系);Cosmology, Gravity and Astroparticle Physics Group, Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science(基础科学研究院宇宙理论物理中心宇宙学、引力与高能天体物理研究组);Department of Physics, Institute of Science Tokyo(东京科学大学物理系);Department of Physics and IPAP, Yonsei University(延世大学物理系及物理学与应用物理研究所)
本文通过谱分解和Mellin-Barnes表示两种解析方法,精确计算了任意耦合下费米子气泡圈对宇宙学对撞机信号的贡献,并发现Yukawa相互作用导致的双谱信号恒为零。
2026-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological collider non-Gaussianity from multiple scalars and $R^2$ gravity
本文回顾了宇宙学对撞机非高斯性的形式体系,指出基于普朗克物理的暴胀理论预测标量双谱处于引力基准水平,而经历多次标量转向的亚普朗克理论可产生远高于该基准的信号。
2024-10-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cutting rule for in-in correlators and cosmological collider
本研究基于Keldysh r/a基推导了in-in关联函数的切割规则,该规则普适性强,可应用于宇宙学对撞机研究,通过因子化共形时间积分有效简化相关计算。
2024-12-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological collider signals of modular spontaneous CP breaking
RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences(RIKEN交叉理论与数学科学中心);Dipartimento di Fisica, Università di Pisa(比萨大学物理系)
本文研究了标准模型扩展中的模态不变性,探讨了模量作为 inflaton 时, Yukawa 耦合的CP破坏相位在膨胀期的演变,导致Higgs凝聚体产生增强的宇宙碰撞信号。
2026-08-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Charged Loops at the Cosmological Collider with Chemical Potential
该研究通过化学势机制分析带电标量粒子的单环贡献,探讨了非高斯性信号的理论可行性,并提出了在SU(5)超对称大统一理论中彩色希格斯玻色子的可能探测方法。
2026-01-14 astro-ph.CO hep-ph
Dissecting the Scalar Cosmological Collider with the Cosmic Microwave Background
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)
该研究用现代理论工具构建原初双谱库,结合普朗克数据和采样技术,对多场暴胀拉格朗日量进行贝叶斯探索,分析标量场交换及自相互作用,首次研究强混合对撞机,未发现新物理证据。
2026-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Boostless Cosmological Collider Bootstrap
宇宙学的关联函数包含了关于原始宇宙的有价值的信息,其中可能有新的大质量粒子在非常高的能量下的特征。最近的发展,包括宇宙学的引导,带来了新的视角和强大的工具来研究这些观测。本文利用bootstrap方法对标量微扰的暴胀三点算符进行了系统的分类。首次,我们推导出一套完整的单交换宇宙对撞机双谱与新的形状和潜在的可检测的信号。具体来说,我们专注于原始标量双谱产生的交换大质量粒子与所有可能的助推打破相互作用在通货膨胀。我们引入三点“种子”功能,从我们引导的标量和自旋交换使用重量转移和自旋提高运营商的通货膨胀双谱。种子函数的计算需要求解同动动量的常微分方程,这是传播子满足的运动方程的边界版本,传播子将大质量粒子与外部光标量线性混合。由此产生的分解器以解析形式呈现,对于任何运动学。这些形状对于不久的将来的宇宙学调查是有意义的,因为助推破坏理论中的原始非高斯性可能很大。我们还确定了新的功能,这些形状,这是从现象上不同的德西特不变的情况下。例如,在压缩极限附近的振荡形状具有不同的相位。此外,当大质量粒子的声速比暴胀子低得多时,振荡特征出现在等边组态周围。
2022-12-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Collider Physics and the Curvaton
在标准暴胀范式的一个简单替代方案中重新研究了超重粒子的原始非高斯特征,其中原始波动和暴胀时空膨胀源自两个不同的场。曲率子场景提供了一个例子,其中曲率子和暴胀子场分别扮演不同的角色。我们研究了曲率与质量为膨胀哈勃尺度的重粒子的耦合,并表明它们可以导致非高斯信号的数量级大于标准膨胀,符合明确的有效场论控制的膨胀动力学。这带来了各种有动机的粒子物理学特征,例如重规范带电标量和费米子的环,在未来的观测范围内。
2020-06-04 astro-ph.CO hep-ph
BOSS Constraints on Massive Particles during Inflation: The Cosmological Collider in Action
该研究首次利用BOSS星系数据和普朗克CMB数据,搜索暴胀期间自旋零大质量粒子的印记,将非高斯性约束转化为对撞机模型界限,为暴胀光谱学设定标准。
2025-02-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Wave Probes of Massive Gauge Bosons at the Cosmological Collider
我们扩展了“宇宙对撞机”的范围,从CMB尺度到干涉仪尺度的大规模规范玻色子生产在通货膨胀。考虑到规范玻色子和赝标暴胀子之间的陈-西蒙斯耦合,其中一个横向规范模被有效地产生,其逆衰变在原始标量和张量扰动中留下了印记。我们研究了这些扰动的关联函数,并从CMB观测量导出了参数空间上的更新约束。然后我们将张量功率谱外推到更小的尺度上,同时考虑到规范场对暴胀动力学的影响。我们的研究结果表明,在暴胀过程中存在的大规模规范场可以检测到的特征引力波信号涵盖整个范围内的当前和计划的干涉仪。
2022-12-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing P and CP Violations on the Cosmological Collider
与重标量粒子的四体衰变直接类比,原初涨落的四点关联函数携带P和CP信息。CP破坏表现为动量空间中三谱虚部的P-奇角依赖。我们构建了一个模型与轴子耦合,导致可观的大CP违反三谱为未来的调查。此外,我们显示了在观察P-和CP-违反信号的壳粒子生产的重要性。不可能从尊重dS等距的局部4标量EFT算子观察到这些信号,因此任何这样的观察都可以排除具有足够小的慢滚参数的单场EFT。这一计算开辟了一个新的前沿研究P和CP在非常高的能量尺度。
2020-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Collider Physics
我们研究了新粒子对原始宇宙学涨落的影响。质量与哈勃尺度相当的新粒子在非高斯性上产生了独特的签名。这一特征产生于原初涨落的关联函数的压缩极限。它由特定的幂律或振荡行为组成,其中包含有关新粒子质量的信息。有一个角度依赖性,给出了有关自旋的信息。我们也有一个相对相位,它在很大程度上取决于涨落的量子力学性质,并且可以被看作是由两个过程之间的干涉引起的。虽然这些特征中的一些在特定的暴胀情景中已经被注意到,但在这里我们给出一个一般性的描述,强调对称性在决定最终结果中的作用。
2015-03-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Pushing the Primordial Frontier: Cosmological Collider Signatures at Strong Mixing
University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学);Universidad de Chile(智利大学);Universidad del Bío-Bío(比奥比奥大学)
研究多场暴胀中原初非高斯性,通过构建修饰传播子等方法,在强混合下推导树级双谱积分表示,得到双谱贡献表达式及标度律,为强混合暴胀相关研究打开新窗口并建立框架。
2026-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
In Search of Large Signals at the Cosmological Collider
我们在原始双谱中寻找新物理重粒子的振荡信号,这些重粒子明显大,可用于下一代大尺度结构(LSS)调查。我们表明,在普通的通货膨胀的情况下,一个缓慢的滚动暴胀产生密度波动,并没有打破标度不变性或时空对称性,有没有自然的大信号,除非滚动暴胀产生宇称奇重粒子的化学势。我们通过观察估计该信号的可访问性。虽然目前的CMB数据在最乐观的情况下已经很敏感,但未来的探测,包括LSS调查和21厘米观测,可以覆盖模型空间的有趣区域。
2019-10-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Analytical Cosmological Collider at Strong Mixing in Laplace Space
Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS, Sorbonne Université(巴黎天体物理学研究所,法国国家科学研究中心,索邦大学)
该研究通过拉普拉斯空间表示解析求解多场暴胀中强混合下的宇宙对撞机问题,得到与数值结果吻合的双谱,发现信号更大且振幅随时间导数增长,确定了观测目标。
2026-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Galaxy imaging surveys as spin-sensitive detector for cosmological colliders
星系成像巡天为我们提供了星系分布和形状的信息。在本文中,我们系统地研究了在初始条件下星系形状对新物理的敏感性。为此,我们将星系的形状函数分解成自旋分量,并计算了内禀排列和弱透镜效应对每个自旋分量的贡献。然后,我们考虑的角度依赖的原始非高斯性,这是由一个非零整数自旋粒子时,在膨胀过程中活跃,并表明,星系成像调查基本上作为一个自旋敏感探测器的这种粒子在早期宇宙。我们还执行预测的PNG产生的更高的自旋粒子,考虑鲁宾天文台LSST类星系调查。
2021-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A Cosmological Tachyon Collider: Enhancing the Long-Short Scale Coupling
本文提出将瞬态快子标量场一致嵌入暴胀的模型,利用红外有限耦合产生压缩极限下增强的长短尺度交换三点谱,并指出CMB-S4等实验可通过谱畸变约束其参数空间。
2024-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Continuous Spectrum on Cosmological Collider
本文将准单场暴胀模型扩展为包含来自额外维度的连续谱等曲率子,研究其对暴胀双谱的影响,发现深度压缩极限下振幅出现阻尼特征,可作为连续谱的有力证据。
2023-03-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: Revealing the oscillating halo bias from cosmological collider models
University of Chicago(芝加哥大学);Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago(宇宙学物理卡弗里研究所,芝加哥大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理 perimeter 研究所)
研究宇宙学对撞机模型中初始条件含有的极高能粒子物理信息,开发新模拟方法,测量振荡晕偏差,发现其与晕质量等相关,信号独特不易被模拟,模拟及代码已公开。
2026-07-29 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Collider Signatures of Higgs-$R^2$ Inflation
本文研究 Higgs-$R^2$ 暴涨的宇宙学对撞机信号,发现暴涨子与标准模型粒子的耦合信号因普朗克尺度和慢滚参数压低而难以探测,但等曲率模信号在准单场暴涨区域可达 $|f_{\ m NL}|>1$,有望被未来 21 厘米巡天观测到。
2024-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Collider Signatures from Right-Handed Neutrino Loop
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);Sun Yat-Sen University(中山大学);Tsinghua University(清华大学);Peking University(北京大学);Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(哈佛-史密森天体物理中心)
研究通过右旋中微子环在膨胀与中微子锯齿机制结合下的宇宙学碰撞特征,提出一种维度为5的算符,诱导出慢滚背景中的有效化学位移,增强碰撞特征,并展示重右旋中微子可能在原始非高斯性中留下可观测印记。
2026-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higher Spin Supersymmetry at the Cosmological Collider: Sculpting SUSY Rilles in the CMB
我们研究了高自旋超多重态对宇宙学量子的影响,即宇宙微波背景辐射的非高斯性。超对称性被用来作为一个指导,介绍了费米子高自旋粒子的贡献,这一直被忽视的文献。这必然会引入不止一个额外的费米子超伴子,因为大质量的高自旋超多重态的光谱包括两个传播的高自旋玻色子和两个传播的高自旋费米子,它们都对三点函数有贡献。作为一个例子,我们考虑半整数超自旋$\textsf{Y}=s+1/2$超多重态,它包括自旋值为$j=s+1,~j=s+1/2,~j=s+1/2$和$j=s$的粒子。我们计算了高自旋粒子交换的曲率微扰3点函数,发现已知的$P_{s}(\cos θ)$角依赖性伴随着超伙伴贡献,其尺度为$P_{s+1}(\cos θ)$和$\sum_{m}P^{m}_{s} (\cos θ)$,$P_{s}$和$P_{s} ^m$分别定义为勒让德多项式和相关勒让德多项式。我们还计算了张量标量3点函数,并发现一个复杂的角度依赖性的勒让德和相关的勒让德多项式的产品的积分。
2019-10-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The cosmological collider in $R^2$ inflation
研究$R^2$暴胀背景下由大质量标量扰动非局域传播产生的量子原初时钟信号,提出基于共形耦合的数值方法,可扩展至其他非平庸引力耦合暴胀模型。
2024-08-30 astro-ph.CO gr-qc
Disentangling mass spectra of multiple fields in cosmological collider
本文研究了压缩极限下具有哈勃尺度质量的多个标量场(标量等曲率场)对暴胀双谱的影响,特别关注了如何解开这类场的质量谱的问题。我们考虑两个等曲率几乎退化的质量和一个暴胀子耦合到两个等曲率作为一个例子。我们发现,与近简并质量相关的特征出现在双谱的振荡部分,这是由一个波形与特定的波长大致由质量差的倒数。这种具有相对较长波长的波形可以容易地识别,并且对于解开几乎简并的质谱是有用的。这种情况与地球上对撞机实验的情况形成鲜明对比,在那里,需要非常精确的能量分辨率对应于质量差,以解开几乎简并的质谱。因此,如果未来的观测能够在原始曲率扰动的双谱中检测到这种特征,就可以证明哈勃尺度附近简并多重粒子的存在,并解决它们的质量简并问题。
2021-04-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Collider Signals at Strong Mixing
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);Jockey Club Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology(香港赛马会高等研究院)
研究双场暴胀系统中宇宙学对撞机信号,基于精确超几何解构建混合传播子,用梅林 - 巴恩斯方法分离分支,解析挤压极限积分并与数值结果比较,导出大质量 JWKB 展开及等曲率维特曼函数积分表示。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Prospects for Cosmological Collider Physics
一般认为,在暴胀期间存在重场,这可能会在后期的宇宙学观测中留下印记。这些场的主要特征是少量形状明显的非高斯性,如果被探测到,将提供有关暴胀宇宙粒子谱的丰富信息。在这里,我们调查在何种程度上可以检测到这些签名或约束使用未来的21厘米调查。我们构建了独立于模型的模板,提取双谱的压缩极限行为,并检查它们与标准膨胀形状和次级非高斯性的重叠。然后,我们使用这些模板来预测检测阈值不同的群众和耦合使用三维重建模式在黑暗时代($z\sim 30-100$)。我们考虑几大类模型的相互作用,并量化其可探测性作为一个函数的基线的黑暗时代干涉仪。我们的分析表明,存在着诱人的可能性,发现新的粒子与不同的质量和相互作用与未来的21厘米调查。
2016-12-17 astro-ph.CO
Axion string signatures II: A cosmological plasma collider
我们研究了QCD轴子弦和超轻轴子弦(轴向弦)的早期和晚期时间特征。我们专注于电荷沉积到轴子弦从电磁场和随后的新的中和机制,由于束缚态的形成。虽然早期的宇宙特征似乎不太可能,但有大量的晚期特征。穿过星系的轴子弦获得了巨大的电荷密度,这些电荷被致密的束缚态标准模型粒子等离子体中和,形成一维“原子”。弦上的带电波包,以及弦外稠密的等离子体,都以接近光速的速度沿弦传播。这些高能等离子体包与质心能量高达$10^{9}$ GeV的碰撞。这些碰撞的光度可以比太阳光度大7个数量级,并且持续数千年,即使它们发生在宇宙学上很远的地方,也可以在射电望远镜上看到。新的观测量是互补的超轻轴子弦的CMB观测量,最近提出的,是敏感的一个类似的动机参数范围。
2021-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
Massive-ish Particles from Small-ish Scales: Non-Perturbative Techniques for Cosmological Collider Physics from Large-Scale Structure Surveys
本研究提出非微扰方法约束暴胀期中等质量标量粒子,推导相关晚期物质谱模型,经N体模拟验证可在非线性区给出无偏非高斯性约束,为未来星系巡天搜寻暴胀粒子信号提供支撑。
2024-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Extending the Cosmological Collider: New Scaling Regimes and Constraints from BOSS
University of California San Diego(加州大学圣地亚哥分校);Stockholm University(斯德哥尔摩大学);KTH Royal Institute of Technology(皇家理工学院);The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
本文研究了通过inflaton与额外场的直接耦合产生的振荡非高斯性,揭示了其在宇宙大尺度结构中的观测特征,并利用BOSS数据对新参数空间进行了约束。
2026-02-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th