过热难办: 在普朗克数据中寻找气动粒子产生的信号
宇宙学与河外天体物理
2025-04-29 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
非作答性地产生大质量粒子是许多气动机制的典型特征。如果这些粒子质量足够大，它们可以在宇宙微波背景(CMB)中留下特征，这些特征不适合用传统的相关函数分析来捕捉。我们考虑一种场景，其中粒子产生仅在气动期间的一个狭窄时间间隔内发生，最终导致 CMB 中出现具有特征形状和大小的热点或冷点。搜索 CMB 数据中的此类特征类似于搜索晚期宇宙中的热点或冷点，例如由热 Sunyaev-Zel'dovich(tSZ)效应引起的现象。利用这一数据分析平行，我们对普朗克 PR4 温度数据集进行了粒子产生热点的搜索，通过匹配滤波分析实现。我们对管线进行了合成观测验证，发现其对约 60% 的天空上的足够大的热点可获得无偏估计。在去除点源和 tSZ 星团后，我们发现没有新的物理证据，并对气动与大质量粒子之间的耦合置于新颖的约束。这些约束对于由早期气动产生的较大热点最为强大，而对于较小热点的灵敏度受噪声和光束效应的限制。通过这些方法，我们可以约束质量为原气动哈勃尔指数约 100 倍的粒子，这代表了可能以观察数据方式直接探测的最高能量。
引用
@article{arxiv.2405.03738,
title = {Too Hot to Handle: Searching for Inflationary Particle Production in Planck Data},
author = {Oliver H. E. Philcox and Soubhik Kumar and J. Colin Hill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03738},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 7 figures, accepted by Phys. Rev. D