宇宙双折射：与 CMB 各向异性的交叉功率谱与交叉双谱

麦克斯韦电磁学的宇称破缺扩展会在光子传播过程中诱导线偏振面的旋转。这一被称为宇宙双折射的效应会影响宇宙微波背景（CMB）观测，产生 E 与 B 偏振模式之间的混合，而在标准情形下这种混合本应为零。该效应自然地由一个旋转角参数化，该角可写为各向同性分量 $\alpha_0$ 与各向异性分量 $\delta\alpha(\hat{\mathbf{n}})$ 之和。本文中，我们计算了涉及 $\delta\alpha$ 与 CMB 温度及偏振图的角度功率谱与双谱。特别地，与交叉功率谱的情况相反，我们表明即便在各向异性双折射角与 CMB 图之间不存在原初交叉相关时，仍存在携带宇称破缺物理信号的非零三点相关函数。此外，我们发现此类角双谱在纯各向异性宇宙双折射 regime 下依然存活，这对应于 $\alpha_0=0$ 的保守情形。这些双谱构成了超越功率谱分析、用于研究宇宙双折射及其宇称破缺本质的额外可观测量。它们也为特定宇宙双折射模型提供了一致性检验的途径。而且，我们估计在所有可能的双折射双谱中，$\langle\delta\alpha\, TB\rangle$ 与 $\langle\delta\alpha\,EB\rangle$ 具有最大的信噪比。一旦将宇宙双折射信号取为当前约束的水平，我们表明这些双谱在未来 CMB 实验（如 LiteBIRD）的探测范围之内。