基于 CMB 极化约束宇宙微波背景中的平流动粒子产生

遵循 Philcox 等人 (2025) 的工作，我们探讨一种包含一个质量为初动场 ($O(100)$ 倍于平流动哈勃尺度) 的合作体的情景，其中在狭窄的时间段内产生粒子，留下宇宙微波背景 (CMB) 中的特征性热点或冷点。我们利用用于热 Sunyaev-Zel'dovich 团队寻找的工具，在 Planck PR4 $E$-模式图中搜索这些热点，并将其与 $T$ 模式的类似结果进行比较。我们的分析管道在仿真观测上得到验证，能够对足够大且明亮的热点提供无偏估计。在 Planck 灵敏度下，温度数据对小热点更敏感，但对于足够大的热点，极化数据更为敏感。我们在构建完整泊松似然函数以获得热点丰度方面超越了早期工作。我们发现没有发现原始热点的强有力证据，从而在约束初动场与大质量标量在平流动期间的耦合方面提出了新界限，探测了远高于任何可行地面实验室 colliders 的能量尺度。我们新构建的似然函数在足够轻的粒子 ($M_0\lesssim100H_I$) 下，比 Philcox 等人 (2025) 提出的界限提高了一个数量级以上。我们还预测了针对 Atacama Cosmology Telescope (ACT) 数据以及来自乐观的、受限于 cosmic variance 的实验 (CV) 的推断界限，其中 $E$-模式数据在 nearly all尺度上都比 $T$ 数据提供更强的约束。ACT 应该将 Planck 约束提高 $\gtrsim10\%$，接近其 sky coverage 所允许的 CV 限制。最后，我们比较了局部化搜索与功率谱分析的约束能力，证明对于生产粒子数较少的情况，本文中进行的局部化搜索占据优势。