395 okumalar

Extreme Axions Ortaya Çıktı: Kozmolojik Modelleme için Yeni Bir Akışkan Yaklaşımı - Özet ve Giriş

ile Cosmological thinking: time, space and universal causation 3m2024/05/20

Çok uzun; Okumak

Bu makalede araştırmacılar aşırı eksenleri tanıtarak bunların kozmolojideki küçük ölçekli yapı üzerindeki etkilerini, özellikle de Ly-α ormanı ölçümlerini araştırıyorlar.

featured image - Extreme Axions Ortaya Çıktı: Kozmolojik Modelleme için Yeni Bir Akışkan Yaklaşımı - Özet ve Giriş

‘Cosmological Modeling’ Image created by HackerNoon AI Image Generator

Bu makale arxiv'de CC 4.0 lisansı altında mevcuttur.

Yazarlar:

(1) HARRISON WINCH, Toronto Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Bölümü ve Toronto Üniversitesi Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü;

(2) RENEE' HLOZEK, Toronto Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Bölümü ve Toronto Üniversitesi Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü;

(3) DAVID JE MARSH, Teorik Parçacık Fiziği ve Kozmoloji, King's College London;

(4) DANIEL GRIN, Haverford Koleji;

(5) KEIR K. ROGERS, Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü, Toronto Üniversitesi.

Bağlantı Tablosu

SOYUT

1. GİRİŞ

Axion benzeri parçacıklar (ALP'ler), hem güçlü bir teorik gerekçeye hem de çeşitli potansiyel olarak gözlemlenebilir imzalara sahip olan geniş bir karanlık madde (DM) parçacık adayları sınıfıdır. Geleneksel kuantum kromodinamiği (QCD) ekseni, kırık Peccei-Quinn simetrisinden kaynaklanan sözde Nambu-Goldstone bozonu iken (Peccei & Quinn 1977), ALP'ler daha genel olarak kırık simetrilerden ortaya çıkabilir ve çeşitli sicimlerden doğal olarak üretilir. sıkıştırılmış yüksek boyutların bir sonucu olarak teoriler, onları iyi motive edilmiş bir DM parçacık adayı haline getiriyor (Dine & Fischler 1983; Preskill ve diğerleri 1983; Abbott & Sikivie 1983; Svrcek & Witten 2006; Duffy & van Bibber 2009; Arvanitaki ve diğerleri. 2010; Marsh 2016; Adams ve diğerleri 2022). Bu çalışma boyunca, düşük kütleli sözde Nambu-Goldstone bozonu DM adaylarının bu geniş sınıfını ifade etmek için eksen ve ALP'yi birbirinin yerine kullanacağız.

Cedeno ve arkadaşlarının çalışmaları gibi, eksen alanının evrimini bu aşırı başlangıç açılarıyla modellemek için bazı çalışmalar yapılmıştır. ˜ (2017); Zhang ve Chiueh (2017b); Leong ve ark. (2019); Zhang ve Chiueh (2017a). Bununla birlikte, bu eksen alanlarının hızla salınan doğası (hem arka planda hem de pertürbasyon seviyesinde), hesaplamalar için son derece yüksek zamansal çözünürlük gerektirir ve kaba kuvvet çözümü için uzun hesaplama süreleri gerektirir Zhang ve Chiueh (2017b,a). Bu, Markov Zinciri Monte Carlo (MCMC) veya diğer olabilirlik örnekleyici yöntemi için gerekli olan eksen evrimi tahminlerinin tekrar tekrar çalıştırılmasını aşırı derecede pahalı hale getirir.

Bu çalışmada, bu aşırı eksenlerin davranışlarını kozmolojik bir akışkan olarak verimli ve doğru bir şekilde modellemek için yeni bir yöntem sunuyoruz. Hlozek ve ark.'da daha ayrıntılı olarak açıklanan vanilya axion modelleme kodunun axionCAMB yapısını takip ediyoruz. ˇ (2015). Doğrusal MPS gibi kozmolojik gözlemlenebilirler için axionCAMB hesaplama tahminlerine yönelik bir dizi yenilik ve iyileştirme uyguluyoruz. Bölüm 2'de daha ayrıntılı olarak açıklanan bu yenilikler, başlangıç koşullarının yeniden yapılandırılmasını ve aşırı eksen sıvısının yeni etkili ses hızını içermektedir. Tüm bu yenilikler aşırı eksenleri modellemek için gereken çalışma süresini yaklaşık 7 saniyeye indiriyor. Bu, eksen evrim koduna onbinlerce çağrı gerektiren daha yüksek boyutlu MCMC algoritmalarına sahip aşırı eksen modellerine gözlemsel kısıtlamalar koymak için yeni fırsatlar yaratıyor.