Extreme Axions 공개: 토론 및 향후 작업

링크 표

• 초록 및 소개
• 행동 양식
• 현상론
• 토론 및 향후 작업
• 결론
• 감사의 말과 참고자료

4. 토론 및 향후 작업

은하 측량의 LSS 가능성과 렌즈 효과, 온도 및 편광 전력 스펙트럼에 대한 CMB 가능성과의 비교가 가장 간단하지만, 액시온에 대한 가장 엄격한 전류 제약은 Ly-α 숲의 측정에서 비롯됩니다. 은하 측량이나 CMB보다 훨씬 작은 규모의 MPS입니다(Rogers & Peiris 2021). 그러나 극단적인 액시온에 대한 MPS 예측을 Ly-α 숲의 데이터와 비교하는 것은 원칙적으로 극단적인 액시온 모델의 비선형 동작에 따라 달라질 수 있는 소규모 비선형 구조의 유체역학적 시뮬레이션이 필요하기 때문에 더 어렵습니다. 본 논문에서는 소규모 구조 진화를 위해 CDM을 가정한 Ly-α 산림 데이터의 선형 MPS 추정치를 사용했지만 이 방법은 CDM이 대부분을 구성하는 저축 밀도 체제에서만 유효합니다. 암흑물질. 극단 축에 대한 비선형 Ly-α 숲을 모델링하는 일부 작업이 수행되었지만(Leong et al. 2019), 이 시뮬레이션은 계산 비용이 많이 듭니다. 이상적으로 가장 좋은 접근 방식은 Rogers & Peiris(2021)에서 수행된 것과 유사하게 Ly-α 데이터의 극단적인 액시온 예측을 생성하도록 에뮬레이터를 교육하는 것입니다. 수정된 axionCAMB와 결합하면 Ly-α 산림 데이터에 대한 빠른 계산과 직접 비교가 가능해지며, 이는 이러한 극단적인 axion 모델의 소규모 동작에 대한 가장 유익한 제약을 제공합니다. 또한 Ly-α 관측 항목과 직접 비교하면 Keck 또는 VLT Lu et al.이 수행한 것과 같은 고해상도 분광 조사를 사용할 수 있습니다. (1996); Irsiß et al. ㅡ (2017b).

액시온 질량, 밀도 분율 및 시작 각도에 대한 정확한 동시 제약은 지금까지 질적으로만 접근되었던 중요한 질문, 즉 이러한 극단적인 액시온 모델이 작동하는 데 필요한 미세 조정 정도를 정량적으로 해결할 것입니다. 그림 10은 10% 미만으로 분리된 피크에 가까운 액시온 시작 각도를 사용하여 데이터와 좋은 일치에 도달할 수 있음을 보여줍니다. Arvanitakiet al. (2020)은 액시온 장을 매우 초기에 정점 근처에서 시작하도록 유도할 수 있는 모델을 제안했지만, 이러한 모델의 타당성은 정확히 얼마나 많은 미세 조정이 필요한지에 따라 달라집니다. 필요한 미세 조정 정도는 그림 9, 10, 11에서 볼 수 있듯이 축삭 질량과 밀도 분율에 따라 달라지며 다른 우주론적 매개변수에도 따라 달라질 수 있습니다. 수정된 axionCAMB를 사용하면 다양한 액시온 및 우주론적 매개변수에 대해 필요한 미세 조정 정도를 추정할 수 있어 π에 가까운 시작 각도를 생성하는 이러한 모델의 타당성을 알리는 데 도움이 됩니다.

탐색할 가치가 있는 또 다른 영역은 Simons Observatory 및 CMB-S4(Hlozek 외 2017; Lee 외 2019; Dvorkin 외 2022)와 같은 향후 CMB 실험을 통해 민감도를 예측하기 위해 이러한 제약 조건을 비교하는 것입니다. 2022). 플랑크는 이미 낮은 ℓ의 온도에 대해 우주 분산이 제한되어 있지만 더 나은 분극 및/또는 높은 ℓ 데이터를 사용한 실험을 통해 상당한 개선이 이루어질 수 있습니다(Aghanim et al. 2016). CMB 렌즈는 또한 다양한 규모에서 DM MPS를 조사하는 기능을 제공합니다(Rogers et al. 2023). CMB 및 MPS 소스의 동시 제약 조건을 실험할 수도 있습니다. MPS의 직접 프로브는 Dark Energy Survey(Dentler et al. 2022에서 바닐라 액시온 모델을 제한하는 데 사용됨), Euclid(Amendola et al. 2018), JWST( Parashari & Laha 2023) 및 Vera Rubin 천문대(Mao et al. 2022).

마지막으로 표준 코사인 형태를 넘어 전위를 제한해 볼 수 있습니다. 4차, 쌍곡선 코사인 또는 단극 전위를 갖는 액시온을 사용하는 모델이 제안되었습니다(Cembranos et al. 2018; Urena L ~ opez ´ 2019; Jaeckel et al. 2017). 또한, 잠재적으로 허블 장력을 완화할 수 있는 초기 암흑에너지 구성요소로서 다양한 잠재력을 지닌 액시온과 유사한 스칼라 장이 제안되었습니다(Kamionkowski & Riess 2022; Poulin et al. 2023). 잠재적 기능이 일반적으로 구현되기 때문에 이러한 모든 잠재력의 Axion 섭동은 수정된 axionCAMB를 사용하여 모델링될 수 있습니다. 유일한 요구 사항은 입자 DM 근사가 늦은 시간에 유효하도록 테스트되는 전위가 작은 ψ 값에서 2차로 단순화되어야 한다는 것입니다.