大轻子不对称性导致的宇宙双折射
Cosmic Birefringence from Large Lepton Asymmetry
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中文总结 AI 辅助
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。
中文摘要 AI 辅助
宇宙双折射，即宇宙微波背景（CMB）光子偏振面的旋转，为探索标准模型之外的新物理提供了一个引人入胜的探针。在本文中，我们研究了中微子电流与光子之间的矢量Chern-Simons耦合，作为各向同性宇宙双折射的可能起源。首先，我们首次分析了由中微子电流引起的各向异性宇宙双折射。我们发现，由轻子数等曲率扰动产生的各向异性信号在大尺度上可能很重要，而在小尺度上，与轴子类似粒子（ALP）情景相比，由引力效应引起的各向异性信号变得占主导地位。其次，我们表明，通过Affleck-Dine机制产生的大轻子不对称性可以成功解释观测到的各向同性双折射，并讨论了其与最近报道的斯巴鲁EMPRESS和阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）中低氦-4丰度的可能联系。
英文摘要
Cosmic birefringence, the rotation of the polarization plane of CMB photons, provides an intriguing probe of physics beyond the Standard Model. In this paper, we investigate a vector Chern-Simons coupling between the neutrino current and photons as a possible origin of isotropic cosmic birefringence. Firstly, we perform the first analysis of anisotropic cosmic birefringence induced by the neutrino current. We find that the anisotropic signal sourced by lepton-number isocurvature fluctuations can be important on large scales, whereas on small scales, the anisotropic signal induced by gravitational effects becomes dominant comparing with the axion-like particle (ALP) scenario. Secondly, we show that a large lepton asymmetry generated through the Affleck-Dine mechanism can successfully account for the observed isotropic birefringence, and discuss its possible connection to the recently reported low helium-4 abundances in Subaru EMPRESS and Atacama Cosmology Telescope (ACT).
发表机构
- 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）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
