Ослабление космологических ограничений на текущие массы нейтрино: обсуждение

Таблица ссылок

• Аннотация и введение
• Связь темной энергии с нейтрино
• Влияние связи на возмущения и наблюдаемые
• Оценка параметров
• Обсуждение
• Благодарность, Приложение и Ссылки

ОБСУЖДЕНИЕ

В данной работе мы исследовали модель нейтрино с изменяющейся массой, в которой масса зависит от значения скалярного поля, представляющего компонент темной энергии. Оригинальность нашей работы заключается в выборе параметризации квинтэссенции, которая ограничивает число свободных параметров по сравнению с другими подходами, такими как параметризация CPL или произвольный выбор потенциалов скалярного поля. Хотя параметризация является чисто феноменологической, она приводит к аналитической реконструкции потенциала как суммы экспоненциальных членов, что удобно наделяет темную энергию масштабирующими свойствами. Мы ввели два дополнительных свободных параметра по отношению к ΛCDM, β для силы связи между двумя секторами в уравнении. (2.2) и λ для линейной эволюции поля в уравнении. (2.9).

Мы подтвердили гипотезу о том, что сценарий роста массы нейтрино ослабляет верхнюю границу текущей массы нейтрино, полученную в рамках базовой модели νΛCDM. Нашей целью было дополнить предыдущие работы, такие как исследование в работе. [16]. В последнем случае одной из моделей, рассматриваемых авторами, была теория нейтрино с переменной массой с постоянной связью со скалярным полем и квинтэссенцией потенциала в виде экспоненты. В отличие от нашего случая, их модель не демонстрирует поведения отслеживания и допускает только сценарии сокращения массы. Они также обнаружили, что астрономические наблюдения не дают строгих ограничений на параметр связи. Чтобы ограничить связь, они зафиксировали массу нейтрино на значении выше 0,1 эВ, предполагая, что такая значительная масса может быть подтверждена независимо. С другой стороны, в нашем анализе правдоподобия мы устанавливаем разные значения связи, чтобы ограничить текущую массу нейтрино.

После анализа модели на фоновом уровне мы оценили чувствительность нескольких наблюдаемых (спектры мощности материи и реликтового излучения, а также потенциал линзирования реликтового излучения) к взаимодействию, используя версию кода Больцмана CLASS, которую мы адаптировали к рассматриваемой модели. Мы обнаружили, что рост массы нейтрино приводит к меньшему подавлению энергии материи, чем предсказывает наличие невзаимодействующего скалярного поля. Связь также влияет на форму спектра мощности реликтового излучения в разных масштабах, в частности, через интегрированный эффект Сакса-Вольфа, параллельно с влиянием самого параметра скалярного поля. Потенциал линзирования реликтового излучения чувствителен к взаимодействию. Растущие массы нейтрино могут компенсировать снижение потенциала линзирования, вызванное жидкостью-квинтэссенцией. Поэтому теоретически возможно получить ограничения на предполагаемое взаимодействие нейтринного сектора с динамической составляющей темной энергии.

Что касается будущей работы, было бы целесообразно дополнить ограничения реликтового излучения, которые данные Планка накладывают на параметры нашей модели, точными измерениями анизотропии при больших мультиполях (l ≳ 3000). Эти небольшие угловые масштабы, измеренные с достаточной точностью, могут выявить признаки связи, особенно когда сила взаимодействия мала [73]. Например, признак неисчезающей связи между нейтрино и темной материей на уровне одной сигмы был обнаружен с помощью высокомультипольных наблюдений температуры реликтового излучения и поляризационной анизотропии на Атакамском космологическом телескопе (ACT) [74]. Кроме того, альтернативные данные CMB о спектре мощности линзирования также могут быть использованы для дальнейшего ограничения сценария взаимодействия нейтрино со скалярным полем, влияющего на рост структуры [75]. Что касается поздних исследований крупномасштабной структуры Вселенной, то для проверки модели MaVaN, как и в случае связанной темной материи, [26] было бы адекватно использовать наблюдения слабого линзирования KiDS [76].