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透镜效应振幅异常与可变电子质量缓解哈勃常数与 $S_8$ 张力

宇宙学与河外天体物理 2026-01-30 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

宇宙学测量揭示了标准 Λ\LambdaCDM 模型内部的张力,特别是哈勃常数和 S8S_8 参数的不一致性。一种涉及随时间变化的电子质量的修正复合情景已被提出,作为缓解哈勃常数张力而不加剧 S8S_8 张力的可行方案。近期观测进一步揭示了与 Λ\LambdaCDM 框架的其他潜在偏差,例如非平坦空间曲率和异常的宇宙微波背景(CMB)透镜效应振幅。在本研究中,我们探讨引入电子质量 mem_e 的变化、允许非零空间曲率 ΩK\Omega_K 以及自由透镜效应振幅 AlensA_{\rm lens} 是否能解决这些持续存在的张力。利用普朗克公开数据发布(PR)3 和 ACT 功率谱、普朗克 PR4 和 ACT 透镜图,以及来自 DESI DR2 的重子声学振荡(BAO)测量,我们得到 H0=69.610.55+0.60kms1Mpc1H_0 = 69.61^{+0.60}_{-0.55} \rm \, km \, s^{-1} \, Mpc^{-1}S8=0.808±0.012S_8= 0.808\pm0.012,其中 Δme/me=0.01090.0066+0.0068\Delta m_e / m_e = 0.0109^{+0.0068}_{-0.0066}Alens=1.0300.037+0.039A_{\rm lens} = 1.030^{+0.039}_{-0.037},两者均超出 Λ\LambdaCDM 的预期值。我们发现,即使纳入宇宙计时器(Cosmic Chronometers)和 Ia 型超新星(SNe Ia)样本,也没有迹象表明空间曲率偏离平坦性。然而,当采用最新的普朗克功率谱似然函数 NPIPE 和 HiLLiPoP 时,我们得到较低的电子质量,Δme/me=0.00630.0099+0.0095\Delta m_e / m_e = -0.0063^{+0.0095}_{-0.0099}0.00950.0079+0.0078-0.0095^{+0.0078}_{-0.0079},仅缓解了 S8S_8 张力。透镜效应振幅仍然异常偏高,Alens=1.0530.040+0.042A_{\rm lens} = 1.053^{+0.042}_{-0.040}1.0750.043+0.0441.075^{+0.044}_{-0.043}。我们的结果指出了宇宙学模型调和上述差异的一个有前景的方向,尽管未来实验的更精确数据对于澄清上述修正将是必要的。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.19081,
  title  = {Lensing amplitude anomaly and varying electron mass alleviate the Hubble and $S_8$ tensions},
  author = {Yi-Ying Wang and Lei Lei and Shao-Peng Tang and Yi-Zhong Fan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19081},
  year   = {2026}
}

备注

28 pages, 7 figures, 6 tables. Added Planck PR4 likelihoods. Accepted for publication in JCAP