通过各向同性宇宙双折射的 Planck 约束轴子类粒子

我们提出了对由轴子类粒子（ALP）引起的各向同性宇宙双折射的约束，该约束源自对利用 Planck 高频通道获得的宇宙微波背景（CMB）偏振测量的分析。最近的测量报告了各向同性宇宙双折射的迹象，尽管其起源仍不确定。ALP 的详细动力学可以在 $EB$ 角功率谱的形状上留下特征印记，这可用于约束特定的宇宙双折射模型。我们首先构建了一个包含内禀非零 $EB$ 功率谱的多频似然。我们还表明，以往研究中使用的似然可以在不失一般性的情况下进一步简化。利用这一框架，我们同时约束了 ALP 模型参数、仪器校准误差角以及银河系尘埃前景模型的 $EB$ 功率谱幅度。我们发现，如果 ALP 是观测到的宇宙双折射的原因，那么在 $\log_{10}m_{\phi}[{\rm eV}]\simeq-27.8$、$-27.5$、$-27.3$、$-27.2$、$-27.1$ 以及 $\log_{10}m_{\phi}[{\rm eV}]\in[-27.0,-26.5]$ 处的 ALP 质量被以超过 $2\,\sigma$ 的统计显著性排除。