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大尺度结构的有效场论:双圈修正

宇宙学与河外天体物理 2015-06-17 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

大尺度结构巡天有望成为探测宇宙学信息的下一个领先手段。因此,可靠地预测其可观测量至关重要。大尺度结构有效场论 (EFTofLSS) 为暗物质的弱非线性区域提供了一种明显收敛的微扰理论,其中关联函数是按模式的波数 k 与非线性尺度相关的波数 k_nl 之比展开计算的。由于大部分信息包含在高波数处,因此有必要计算关联函数的高阶修正。在物质功率谱的单圈修正之后,我们估计下一个主导项是双圈贡献,本文即对此进行计算。在 k/k_nl 的这一阶数下,EFTofLSS 中只需包含一个 counterterm,尽管该项在树图阶和几个单圈图中均有贡献。我们还讨论了涉及速度场和动量场的关联函数。我们发现,EFTofLSS 在双圈阶的预测在红移为零时,直至 k~0.6 h/Mpc 范围内,能以百分之一的精度匹配非线性物质功率谱,仅需拟合一个未知的系数以符合观测数据。鉴于标准微扰理论在红移为零时于 k~0.1 h/Mpc 处停止收敛,我们的结果表明,有可能访问比 naive 预期多约 200 倍的暗物质准线性模式。如果剩余的观测挑战能以类似的成功率解决,我们的结果表明大尺度结构巡天在探索早期宇宙方面具有巨大的潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.1310.0464,
  title  = {The Effective Field Theory of Large Scale Structures at Two Loops},
  author = {John Joseph M. Carrasco and Simon Foreman and Daniel Green and Leonardo Senatore},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1310.0464},
  year   = {2015}
}

备注

56 pages, 10 figures. v2: JCAP published version, corrected a small algebra mistake, extended explanations, results unchanged