超轻轴子有效流体近似的快速准确实现

我们提出了一种针对超轻轴子（ULAs）的Passaglia-Hu有效流体近似的数值高效且准确的实现方案，集成到Boltzmann代码CAM中。该方法专为跨越宇宙时间尺度准确演化轴子场而设计，缓解了其快速振荡所带来的挑战。我们的实现基于CAM的最新版本，确保与其他 cosmology 代码兼容，例如用于计算宇宙参数约束。与Klein-Gordon方程的精确解相比，我们的方法在$10^{-28}$至$10^{-24}$ eV范围内的轴子质量上实现亚百分之一的精度。我们进行了马尔可夫链蒙特色洛（MCMC）分析，纳入了我们的实现，发现相较于以往更简单基于流体的近似，能对轴子质量和丰度提供更好的约束。例如，使用Planck PR4和DESI BAO数据，我们发现轴子比率$f_{\rm ax} < 0.0082$和物理密度$\Omega_{\rm ax}h^2 < 0.0010$（当$m=10^{-28}$ eV时）具有$2\sigma$上限。该代码已公开于\url{https://github.com/adammoss/AxiCAMb}。