轻 relics 的宇宙学探测

Benjamin Wallisch

doi:10.17863/CAM.30368

轻 relics 的宇宙学探测

宇宙学与河外天体物理 2018-10-08 v1 高能物理 - 唯象学高能物理 - 理论

作者: Benjamin Wallisch

在 arXiv 上查看 ↗ PDF ↗ DOI ↗

摘要

当前和未来宇宙学观测的主要目标之一是热大爆炸的轻热 relics。在粒子物理标准模型中，一个重要的热 relic 是宇宙 neutrino，而有趣的外延理论预言了与寻常物质耦合更弱的新轻粒子。这些难以捉摸的粒子仍可能在早期宇宙中高效产生，且其引力影响可能在宇宙学可观测量中被探测到。在本论文中，我们描述了宇宙微波背景（CMB）和宇宙大尺度结构（LSS）的测量如何能揭示 neutrino 的性质以及其他轻 relics 可能存在的新线索。这些观测对早期宇宙中的辐射量异常敏感，部分原因是诸如 neutrino 之类的自由流动物种会在重子声学振荡（BAO）中留下微小的相移，我们对此进行了详细研究。基于这一解析理解，我们通过独立确认 CMB 和 LSS 数据集中其自由流动性质，为宇宙 neutrino 背景提供了进一步证据。特别地，我们建立了对 BAO 谱的新分析，首次在星系成团中测量到 neutrino 的这一印记。未来的宇宙学巡天，如新一代 CMB 实验（CMB-S4），有潜力以亚百分比水平测量相对论性物种的能量密度，因此能够探测标准模型之外的物理。我们展示了如何实现这一点，并提出了一种观测目标，可探测任何曾处于热平衡的轻粒子。有趣的是，即使未探测到，也能通过提供对标准模型耦合的约束而带来新见解。[删节]

关键词

轻热 relics 宇宙微波背景大尺度结构重子声学振荡宇宙 neutrino 背景标准模型 CMB-S4

引用

@article{arxiv.1810.02800,
  title  = {Cosmological Probes of Light Relics},
  author = {Benjamin Wallisch},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1810.02800},
  year   = {2018}
}

备注

PhD thesis, University of Cambridge, 2018; 221 pages, 59 figures, 27 tables

轻 relics 的宇宙学探测

摘要

关键词

引用

备注

相关论文