来自宇宙微波背景偏振光的新物理

宇宙学需要超出基本粒子和场标准模型的新物理。暗物质和暗能量背后的基本物理是什么?什么产生了早期宇宙中的初始涨落?宇宙微波背景(CMB)的偏振光可能掌握着答案的钥匙。在本文中,我们讨论该研究领域的两项新发展。首先,如果暗物质和暗能量背后的物理违反宇称对称性,它们与光子的耦合会在 CMB 光子传播超过 130 亿年时旋转线偏振面。这一效应被称为“宇宙双折射”:充满暗物质和暗能量的空间表现得如同双折射材料,如晶体。已发现此类信号的诱人迹象,统计显著性为 $3\sigma$。其次,极早期宇宙的加速膨胀时期称为“宇宙暴胀”,产生了原初引力波(GW)的随机背景。什么产生了 GW?主导思想是时空中的真空涨落,但物质场也可能产生显著振幅的原初 GW。利用 CMB 偏振发现其起源为暴胀背后的物理打开了新窗口。这些新科学目标可能影响未来 CMB 实验数据的收集、校准和分析方式。