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Extreme Axions 공개: 우주론적 모델링을 위한 새로운 유체 접근 방식 - 요약 및 소개

~에 의해 Cosmological thinking: time, space and universal causation 3m2024/05/20

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이 논문에서 연구자들은 극단적인 축축을 소개하여 우주론, 특히 Ly-α 삼림 측정에서 소규모 구조에 미치는 영향을 탐구합니다.

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저자:

(1) HARRISON WINCH, 토론토 대학교 천문학 및 천체 물리학과 및 토론토 대학교 던랩 천문학 및 천체 물리학 연구소;

(2) RENEE' HLOZEK, 토론토 대학교 천문학 및 천체 물리학과 및 토론토 대학교 던랩 천문학 및 천체 물리학 연구소;

(3) DAVID JE MARSH, 이론 입자 물리학 및 우주론, King's College London;

(4) 다니엘 그린(Haverford College);

(5) KEIR K. ROGERS, 던랩 천문학 및 천체물리학 연구소, 토론토 대학교.

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추상적인

1. 소개

ALP(액시온 유사 입자)는 강력한 이론적 타당성과 잠재적으로 관찰 가능한 다양한 특징을 모두 보유한 광범위한 종류의 암흑 물질(DM) 입자 후보입니다. 전통적인 양자 색역학(QCD) 축삭은 깨진 Peccei-Quinn 대칭에서 발생하는 pseudo-Nambu-Goldstone 보존인 반면(Peccei & Quinn 1977), ALP는 보다 일반적으로 깨진 대칭에서 발생할 수 있으며 다양한 끈에서 자연적으로 생성됩니다. 더 높은 차원을 압축한 결과로서 동기가 잘 부여된 DM 입자 후보가 됩니다(Dine & Fischler 1983; Preskill et al. 1983; Abbott & Sikivie 1983; Svrcek & Witten 2006; Duffy & van Bibber 2009; Arvanitaki et al. 2010; 습지 2016; 아담스 외. 이 연구 전반에 걸쳐 우리는 저질량 pseudo-Nambu-Goldstone boson DM 후보의 광범위한 종류를 지칭하기 위해 axion과 ALP를 같은 의미로 사용할 것입니다.

Cedeno et al.의 연구와 같이 이러한 극단적인 시작 각도를 사용하여 액시온 장의 진화를 모델링하기 위한 일부 작업이 수행되었습니다. ~ (2017); 장&치우에(2017b); Leong et al. (2019); 장&치우에(2017a). 그러나 이러한 액시온 필드(배경 및 섭동 수준 모두에서)의 빠르게 진동하는 특성으로 인해 계산을 위해 극도로 높은 시간 해상도가 필요하며, 무차별 솔루션인 Zhang & Chiueh(2017b,a)에 대해 긴 계산 시간이 필요합니다. 이로 인해 MCMC(Markov Chain Monte Carlo) 또는 기타 우도 샘플러 방법에 필요한 종류의 액시온 진화에 대한 반복 추정을 실행하는 데 엄청난 비용이 듭니다.

이 연구에서 우리는 우주 유체로서 이러한 극단 축의 거동을 효율적이고 정확하게 모델링하는 새로운 방법을 제시합니다. 우리는 Hlozek et al.에서 더 자세히 설명된 바닐라 액시온 모델링 코드 axionCAMB의 구조를 따릅니다. ㅡ (2015). 우리는 선형 MPS와 같은 우주 관측 가능 항목에 대한 axionCAMB 컴퓨팅 예측에 다양한 혁신과 개선을 구현합니다. 섹션 2에 자세히 설명된 이러한 혁신에는 초기 조건의 재구성과 극한 액시온 유체의 새로운 유효 음속이 포함됩니다. 이러한 모든 혁신은 극단적인 축삭을 모델링하는 런타임을 약 7초로 줄입니다. 이는 액시온 진화 코드에 대한 수만 번의 호출이 필요한 고차원 MCMC 알고리즘을 사용하여 익스트림 액시온 모델에 관찰 제약을 적용할 수 있는 새로운 기회를 열어줍니다.