Nới lỏng các ràng buộc vũ trụ học đối với khối lượng neutrino hiện tại: Thảo luận

Bảng liên kết

• Tóm tắt và giới thiệu
• Kết hợp năng lượng tối với neutrino
• Tác động của khớp nối đối với nhiễu loạn và quan sát được
• Ước tính tham số
• Cuộc thảo luận
• Lời cảm ơn, Phụ lục và Tài liệu tham khảo

V. THẢO LUẬN

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã nghiên cứu một mô hình neutrino khối lượng thay đổi trong đó khối lượng phụ thuộc vào giá trị của trường vô hướng biểu thị thành phần năng lượng tối. Tính độc đáo trong công việc của chúng tôi nằm ở việc lựa chọn tham số hóa tinh túy, giới hạn số lượng tham số tự do đối với các phương pháp khác như tham số hóa CPL hoặc lựa chọn tùy ý về tiềm năng trường vô hướng. Mặc dù tham số hóa hoàn toàn mang tính chất hiện tượng học, nhưng nó dẫn đến sự tái cấu trúc phân tích của thế năng dưới dạng tổng của các số hạng hàm mũ, điều này mang lại năng lượng tối một cách thuận tiện với các đặc tính mở rộng quy mô. Chúng tôi đã giới thiệu hai tham số miễn phí bổ sung liên quan đến ΛCDM, β cho cường độ kết nối giữa hai khu vực trong biểu thức. (2.2) và λ cho sự tiến hóa tuyến tính của trường trong biểu thức. (2.9).

Chúng tôi xác nhận phỏng đoán rằng kịch bản khối lượng neutrino ngày càng tăng sẽ làm giảm giới hạn trên của khối lượng neutrino hiện tại được rút ra trong khuôn khổ mô hình cơ sở νΛCDM. Mục tiêu của chúng tôi là bổ sung cho công việc trước đây, chẳng hạn như nghiên cứu trong Tài liệu tham khảo. [16]. Sau này, một trong những mô hình được các tác giả xem xét là lý thuyết neutrino thay đổi khối lượng với sự kết hợp liên tục với trường vô hướng và thế năng tinh túy ở dạng hàm mũ. Ngược lại với trường hợp của chúng tôi, mô hình của họ không hiển thị hành vi theo dõi và chỉ cho phép thu hẹp các kịch bản hàng loạt. Họ cũng phát hiện ra rằng các quan sát thiên văn không mang lại những ràng buộc mạnh mẽ đối với tham số ghép nối. Để hạn chế sự ghép nối, họ đã cố định khối lượng neutrino ở những giá trị cao hơn 0,1 eV, giả sử rằng khối lượng đáng kể như vậy có thể được xác nhận một cách độc lập. Ngoài ra, trong phân tích khả năng của chúng tôi, chúng tôi đặt các giá trị ghép nối khác nhau để hạn chế khối lượng neutrino hiện tại.

Sau khi phân tích mô hình ở mức nền, chúng tôi đã đánh giá độ nhạy của một số vật thể quan sát được (phổ công suất vật chất và CMB cũng như điện thế thấu kính CMB) đối với khớp nối, sử dụng một phiên bản LỚP mã Boltzmann mà chúng tôi đã điều chỉnh cho phù hợp với mô hình được xem xét. Chúng tôi thấy rằng khối lượng neutrino ngày càng tăng dẫn đến sự ức chế năng lượng vật chất ít hơn so với dự đoán do sự hiện diện của trường vô hướng không tương tác. Sự ghép nối cũng ảnh hưởng đến hình dạng của phổ công suất CMB ở các thang đo khác nhau, đặc biệt thông qua hiệu ứng Sachs-Wolf tích hợp, song song với tác động của chính tham số trường vô hướng. Tiềm năng thấu kính CMB rất nhạy cảm với sự tương tác. Khối lượng neutrino tăng lên có thể bù đắp cho sự suy giảm điện thế thấu kính do chất lỏng tinh hoa gây ra. Do đó, về mặt lý thuyết có thể đạt được các ràng buộc về tương tác giả định giữa khu vực neutrino và thành phần năng lượng tối động học.

Về khía cạnh công việc trong tương lai, sẽ rất đáng để bổ sung cho các ràng buộc CMB mà dữ liệu Planck đặt lên các tham số của mô hình của chúng tôi bằng các phép đo chính xác về tính dị hướng ở các đa cực lớn hơn (l ≳ 3000). Những thang đo góc nhỏ này được đo với độ chính xác vừa đủ có thể tiết lộ các dấu hiệu ghép nối, đặc biệt khi cường độ tương tác nhỏ [73]. Ví dụ, một dấu hiệu cho thấy sự ghép nối không biến mất giữa neutrino và vật chất tối ở mức một sigma đã được tìm thấy bằng cách sử dụng các quan sát đa cực cao của Kính viễn vọng Vũ trụ Atacama (ACT) về nhiệt độ CMB và tính dị hướng phân cực [74]. Ngoài ra, dữ liệu CMB thay thế trên phổ công suất thấu kính cũng có thể được sử dụng để hạn chế hơn nữa kịch bản tương tác trường vô hướng-neutrino ảnh hưởng đến sự phát triển cấu trúc [75]. Đối với các tàu thăm dò vũ trụ thời gian muộn có cấu trúc quy mô lớn, sẽ là đủ nếu sử dụng các quan sát thấu kính yếu KiDS [76] để kiểm tra mô hình MaVaN, giống như trong trường hợp vật chất tối kết hợp [26].