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大尺度宇宙中原始物理的拓扑回声

宇宙学与河外天体物理 2020-12-08 v1 机器学习 高能物理 - 理论 代数拓扑

摘要

我们提出一种通过持续同调来刻画和约束宇宙学初始条件的流程。所关注的宇宙学观测量是大尺度结构的宇宙网,而所讨论的初始条件是原始密度扰动的非高斯性(NG)。我们计算了具有高斯和非高斯初始条件的暗物质晕模拟的持续图及导出统计量。出于计算原因并与实验观测接轨,我们的流程在完整模拟的子盒中计算持续性,且模拟被子采样为均匀晕数。我们使用具有大 NG(fNLloc=250f_{\rm NL}^{\rm loc}=250)的模拟作为识别具有温和 NG(fNLloc=10f_{\rm NL}^{\rm loc}=10)数据的模板,并在多个边长为 40 (Gpc/h)340~(\textrm{Gpc/h})^{3} 的立方体体上运行该流程,以我们最佳单一统计量在约 85%85\% 的体积上以 97.5%97.5\% 的置信度探测到 fNLloc=10f_{\rm NL}^{\rm loc}=10。自始至终,我们受益于将拓扑特征作为统计推断输入的可解释性,这使我们能与先前第一性原理计算接轨并作出新的预测。

关键词

引用

@article{arxiv.2012.03616,
  title  = {Topological Echoes of Primordial Physics in the Universe at Large Scales},
  author = {Alex Cole and Matteo Biagetti and Gary Shiu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2012.03616},
  year   = {2020}
}

备注

Condensed version of arXiv:2009.04819, presented at NeurIPS 2020 Workshop "Topological Data Analysis and Beyond." Companion code available at https://gitlab.com/mbiagetti/persistent_homology_lss