基于 Planck、SPT 和 ACT 数据的赝标量惰性中微子自相互作用

我们重新评估了一个包含第四种额外惰性中微子、且通过新的赝标量自由度发生自相互作用的宇宙学模型的可行性。我们进行了一系列广泛的分析，拟合来自 Planck、阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和南极望远镜（SPT）的宇宙微波背景（CMB）数据的各种组合，包括单独拟合以及与重子声学振荡（BAO）和 Ia 型超新星（SnIa）观测联合拟合。我们表明，所研究的情形虽然能够解决哈勃张力而不加剧关于宇宙结构增长的所谓 $S_8$ 张力，但受到来自 Planck 和 SPT 的高多极偏振数据的严格约束。有趣的是，当用 ACT 数据替换 Planck TE-EE 数据时，我们发现对非零惰性中微子质量 $m_s=3.6^{+1.1}_{-0.6}$ eV（68% C.L.）有 $\gtrsim 3 \sigma$ 的偏好，与中微子振荡实验中长期存在的短基线（SBL）异常所暗示的范围相符。与 $\Lambda$CDM 相比，赝标量模型确实对 ACT 数据提供了更好的拟合（$\Delta\chi^2 \simeq -5$，$\Delta \rm{AIC}=-1.3$），尽管在与 Planck 的联合分析中 $\Lambda$CDM 模型仍更受青睐，因为对非零惰性中微子质量的偏好主要由 ACT 倾向于比 Planck 更高的原初谱指数 $n_s$ 值所驱动。我们表明 Planck 与 ACT 之间的温和张力源于在 $350 \lesssim \ell \lesssim 1000$ 多极上 TE 和 EE 功率谱的不同模式。我们还检验了在 Planck 数据中边缘化引力透镜信息的影响，表明该模型不能解决 CMB 透镜异常。未来包含当前和即将到来的 CMB 地基实验更高精度数据的工作对于检验这些结果至关重要。