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由 CMB 温度给出的非粒子宇宙学不透明度的界限

宇宙学与河外天体物理 2023-03-31 v2

摘要

非粒子宇宙学对宇宙学的暗 sector 给出了一种非传统的视角,并因 H0H_0 张力而日益挑战 Λ\mboxCDM\Lambda\mbox{CDM}。该模型源于辐射的有限温度破缺共形对称性,由能量密度中符号未知的不可辐射修正描述。这种对称性破缺存在符号歧义,其中关于 IR 固定点的修正为正常型或快子型。虽然前者已在最近的研究中被排除,但后者具有晚期温度 Tc4TCMBT_c\simeq 4\,T_{CMB},对应于 ΩU1\Omega_{\cal U}\simeq 1ΩU104ΩCMB\Omega_{\cal U} \simeq 10^4 \Omega_{CMB}),其中 TCMBT_{CMB} 表示宇宙微波背景(CMB)的温度。因此,暴露于非粒子的巨大热浴中,TCMBT_{CMB} 受到宇宙天文年龄 Tu,0T_{u,0} 的约束。任何与 CMB 热交换中的相对温度偏移 ΔT/T\Delta T/T 在此被限制为 Tu,0T_{u,0} 中几个百分点的不确定性。这将非粒子与 CMB 光子的有效相互作用截面限制为 σγU1040 \mboxm2=103 \mboxnb\sigma _{\gamma \mathcal{U}} \lesssim 10^{-40}\ \mbox{m}^2=10^{-3}\ \mbox{nb}。假设在非粒子的宽带质量和能谱上具有标准截面,由 COBE-FIRAS 对谱畸变的约束可导出更严格的界限 σγU103\mboxpb\sigma _{\gamma \mathcal{U}} \lesssim 10^{-3}\,\mbox{pb}。前者处于光子-中微子截面 σγν\sigma_{\gamma\nu} 与光子-光子截面 σγγ\sigma_{\gamma\gamma} 之间,后者与 σγν\sigma_{\gamma\nu} 相当。这些约束将晚期非粒子宇宙学(若存在)置于标准模型的边缘。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.16076,
  title  = {A bound on the cosmic opacity of unparticles from the CMB temperature},
  author = {Maurice H. P. M. van Putten and Maryam Aghaei Abchouyeh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.16076},
  year   = {2023}
}

备注

22 pages, 1 figure