現在のニュートリノ質量に対する宇宙論的制約の緩和：議論

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• 概要と序文
• ダークエネルギーとニュートリノの結合
• 結合が摂動と観測量に与える影響
• パラメータ推定
• 議論
• 謝辞、付録、参考文献

V. 議論

本研究では、質量がダークエネルギー成分を表すスカラー場の値に依存する質量可変ニュートリノのモデルを調査した。本研究の独創性は、クインテッセンスパラメータ化の選択にある。クインテッセンスパラメータ化は、CPLパラメータ化やスカラー場ポテンシャルの任意の選択などの他のアプローチに対して自由パラメータの数を制限する。パラメータ化は純粋に現象論的であるが、指数項の合計としてポテンシャルを解析的に再構築することにつながり、ダークエネルギーにスケーリング特性を都合よく付与する。ΛCDMに関して、式(2.2)の2つのセクター間の結合強度を表すβと、式(2.9)の場の線形発展を表すλという2つの追加の自由パラメータを導入した。

我々は、ニュートリノ質量が増大するシナリオが、ベースラインνΛCDMモデルの枠組みで導出された現在のニュートリノ質量の上限を緩和するという予想を確認した。我々の目標は、文献[16]の研究などの以前の研究を補完することだった。後者では、著者らが検討したモデルの1つは、スカラー場への一定の結合と指数関数の形の典型的なポテンシャルを持つ質量変動ニュートリノ理論だった。我々の場合とは対照的に、彼らのモデルは追跡動作を示さず、縮小する質量シナリオのみを許容する。彼らはまた、天文学的観測が結合パラメータに強い制約を与えないことも発見した。結合を制限するために、彼らはニュートリノ質量を0.1 eVよりも高い値に固定し、そのような重要な質量は独立して確認できると仮定した。あるいは、我々の尤度分析では、現在のニュートリノ質量を制限するために結合の異なる値を設定している。

背景レベルでのモデルの解析に続いて、検討中のモデルに適合させたボルツマンコード CLASS のバージョンを使用して、いくつかの観測量 (物質および CMB パワースペクトル、CMB レンズ効果ポテンシャル) の結合に対する感度を評価しました。ニュートリノ質量の増加は、相互作用しないスカラー場の存在によって予測されるよりも物質パワー抑制が少ないことがわかりました。結合は、スカラー場パラメータ自体の効果と並行して、特に統合されたザックス-ウルフ効果を通じて、さまざまなスケールでの CMB パワースペクトルの形状にも影響します。CMB レンズ効果ポテンシャルは相互作用に敏感です。ニュートリノ質量の増加は、クインテッセンス流体によって引き起こされるレンズ効果ポテンシャルの減少を補うことができます。したがって、ニュートリノセクターと動的ダークエネルギー成分との間の推定上の相互作用に対する制約を得ることは理論的に可能です。

今後の研究では、プランクのデータが私たちのモデルのパラメータに課すCMB制約を、より大きな多極子（l ≳ 3000）での異方性の正確な測定で補完する価値があるだろう。十分な精度で測定されたこれらの小さな角度スケールは、特に相互作用の強度が小さいときに、結合の兆候を明らかにすることができる[73]。たとえば、アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）のCMB温度と偏光異方性の高多極子観測を使用して、1シグマレベルでニュートリノと暗黒物質の間の非ゼロ結合の兆候が見つかっている[74]。さらに、レンズパワースペクトルに関する代替CMBデータも、構造成長に影響を与えるニュートリノ-スカラー場相互作用シナリオをさらに制限するために使用できる可能性がある[75]。大規模構造の宇宙後期探査に関しては、結合暗黒物質の場合[26]と同様に、KiDS弱レンズ観測[76]を使用してMaVaNモデルをテストするのが適切であろう。