利用本动加速度功率谱在宇宙学尺度上检验等效原理

虽然（弱）等效原理（EP）已在太阳系内得到严格检验，但其在宇宙学尺度上的有效性，尤其是在暗物质和暗能量的背景下，仍不确定。在本研究中，我们提出了一种通过使用红移漂移技术测量星系的本动加速度功率谱来在宇宙学尺度上检验 EP 的新方法。我们开发了一个 EP 估计量 $E_{\rm ep}$，用于评估不同示踪体之间本动加速度功率谱的一致性。通过计算示踪体本动加速度功率谱的比值，如果 EP 在宇宙学尺度上对这些示踪体成立，则 $E_{\rm ep}$ 的系综平均值预期为 1。我们使用 N 体模拟验证了该估计量，重点关注 $z\leq 1.5$ 的四个红移区间以及 $k$ 在 $0.007$ 到 $0.2$ $h/\rm Mpc$ 范围内的尺度。通过跨红移拟合单一参数 $\delta_{\rm ep}$，我们发现，在红移测量不确定性较小的情况下，无 EP 违反的暗物质粒子模拟样本产生的 $\delta_{\rm ep}$ 与零一致，而大红移不确定性情况在低红移处会轻微引入偏差。此外，当使用具有受控 EP 违反的暗物质晕模拟样本时，无违反和轻微违反情况未显示出显著检测，而中等和强烈违反则产生统计上显著的 $\delta_{\rm ep}$ 值和高 $\chi^2$，尤其是在低红移处，这证实了该估计量的灵敏度。利用先进的观测能力，例如超越平方千米阵列的下一代设施，所提出的方法为未来 EP 的宇宙学检验提供了一种有前景的途径。