利用宇宙微波背景的瑞利散射进行宇宙学研究

宇宙微波背景（CMB）一直是宇宙学的宝库。在未来十年，当前和计划中的CMB实验预计将穷尽几乎所有初级CMB信息。为了进一步约束宇宙学模型，测量初级模式之外的信号大有裨益。CMB的瑞利散射是额外宇宙学信息的一个来源。它由复合期间形成的中性物质对CMB光子的额外散射引起，并表现出强烈且独特的频率标度（$\propto \nu^4$）。我们将证明，在频率通道间具有足够灵敏度的情况下，瑞利散射信号不仅应该可被探测到，而且可以在对计划中的实验进行有限或无需额外修改的情况下，显著提升宇宙学参数的约束能力。我们将对某些宇宙学参数为何能从瑞利散射信号测量中获益提供启发式解释，并使用Fisher形式化方法验证这些直觉。特别是，对瑞利散射的观测使得 $N_{\rm eff}$ 和 $\sum m_\nu$ 的测量得到显著改善。