宇宙微波背景的磁光效应

研究由CMB与宇宙磁场相互作用产生的磁光效应。产生偏振的效应如Cotton-Mouton效应、真空偏振和外磁场中的光子-赝标量混合被研究。考虑在退耦时刻CMB线性偏振，表明外磁场中的光子-赝标量混合、等离子体中的Cotton-Mouton效应和宇宙磁场中的真空偏振将根据光子频率和磁场强度产生CMB的椭圆偏振。在标准磁光效应中，等离子体中的Cotton-Mouton效应在低频部分$\nu_0 \sim 10^8-10^9$ Hz成为生成CMB椭圆偏振的主导效应，对于磁场振幅$B_{e0}\sim 100\, \text{nG}-1$ nG，圆偏振度$P_C(T_0)\simeq 10^{-10}-10^{-6}$。磁场中的真空偏振在高频部分$\nu_0\geq 10^{10}$ Hz是主导过程，最佳情形下当前圆偏振度$P_C(T_0)\lesssim 10^{-11}$。表明宇宙磁场中的光子-赝标量粒子混合也产生CMB椭圆偏振，即使在初始未偏振CMB情况下。发现了赝标量参数空间的新极限/约束。利用当前CMB圆偏振度的极限，发现了弱混合情况下对于$m_\phi<1.6\times 10^{-14}$ eV有$|g_{\phi\gamma}|<4.29\times 10^{-19}(\text{G}/B_{e0})$ GeV$^{-1}$的上限。如果$|g_{\phi\gamma}| < 1.17\times 10^{-24}(\text{G}/B_{e0})$ GeV$^{-1}$，则从大尺度温度各向异性得到共振情况下$m_\phi\simeq 1.6\times 10^{-14}$ eV时数量级$|g_{\phi\gamma}|\simeq 10^{-26}(\text{G}/B_{e0})$ GeV$^{-1}$的值。