文摘
目前,我们正面临着紧张局势最基本的宇宙学参数,哈勃常数 。当安装就会出现这种紧张兰姆达冷暗物质模型(CDM)高精度temperature-temperature (TT)功率谱的宇宙微波背景(CMB)和当地的宇宙观测。我们提出一个解决这个问题的提出,宇宙微波背景辐射的光子热气体遵循一个苏(),而不是U ()测量原理,提出一个高-宇宙学模型是暗物质的空白。根据观察,我们依靠精确的低频强度测量宇宙微波背景光谱和独立(低——在最近的一个模型)提取comoving声音地平线之间的关系的时代和重子拖累( )。我们指出,普遍采用条件baryon-velocity定额出局并不精确,仔细检查判断的正式解决方案相关的欧拉方程。因此,上述实际上紧张转换成差异。接触成功的低收入 CDM宇宙学我们提出一个基于经过插值/ depercolated普朗克尺度axion冷凝的漩涡。第一次测试的所有——一致性模型计算的角规模声音地平线在光子解耦。
1。介绍
因为杨和米尔斯的开创性工作1当地四维的定义,古典音乐,和最小的场理论,是基于其它组SU (),已经取得了很大进展阐明拓扑稳定的作用,(反)自对偶字段配置构建nonperturbative基态的性质和影响其作用[2- - - - - -8]。特别是deconfining阶段高度精确的基态热估计(9,10),是由所谓的Harrington-Shepard(反)calorons [11]。这(宇宙学相关)基态调用一个伴随希格斯机制(12- - - - - -15),呈现两三个方向的SU ()代数大规模热粒子(免费),和一个手性异常(2,3,5,6),给大众的戈德斯通模式相关的动态断裂引起的全球对称。辐射修正热力学量,评估水平的自由热(准)粒子,分钟,好控制(9,10]。请注意,这与辐射修正的大影响归因于有效的量子色行动在零温度(16,17]利用的潜在诱发真空能量的宇宙背景(18- - - - - -22]。然而,有人认为在23,24]量子色冷凝,导致跟踪异常的能量-动量张量(有效的行动就暗示了这一点),不采取行动的宇宙。
假定热光子气体服从一个苏(),而不是一个U ()测量原理、苏()杨振宁米尔斯规模可以推断出从低收入(电台)频率谱强度测量,例如[25),宇宙微波背景辐射(CMB) (26),促使这个名字 。下面我们将使用这个名字也暗示宇宙模型。调查这种假设的后果对状态方程辐射修正是完全可以忽略不计(9]。当让当地节能Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW)宇宙这个状态方程数值温度()红移()关系(招商银行遵循的);参见图1(27,28),与传统的U ()光子气体。的曲率 ( 在低K表示今天的宇宙微波背景辐射温度)是由于SU(的影响)杨振宁米尔斯大规模的状态方程。在[28]给出了论证为什么最近的观察的“痛苦” ,声称没有偏离传统的行为 是圆形的。一个人 在高因此降低边坡相比,传统的案例。在一个近似,重组受到热力学,解耦条件是什么 在哪里汤姆森表示photon-electron散射速率解耦的温度 K。我们有 在哪里和表示今天的能量密度在各自的比率重子和临界密度冷暗物质。自 这大致匹配 。如果一个强大的物质统治期间可以认为重组应该等于但是,由于matter-radiation平等发生 在 ,这个假设并不完全满足,解释了轻微的差异和 。尽管如此,我们还是把这个粗糙的宇宙模型的参数和所需的极小性动机省略,冷暗物质宇宙模型运营重组和远远超出它。
关于中微子质量的数量 ,一个保守的输入使用: (29日]。这么高,模型中,由 ,重子和中微子质量( ),就足以预测地平线最后的重子拖时代,反过来,可以面对- - - - - -关系,最近从当地宇宙学观测(30.),以确定的价值 。的价值 ,作为高收入计算模型,而敏感地依赖于红移的定义baryon-velocity ()定额出局。通常情况下,标识与所谓的最大位置拖动可见度函数(31日,32]。然而,检查解决方案相应的欧拉方程,得到的功能 ,得出结论,这个定义只适用于在零峰宽的极限。现实的结果电离分数 ,通过数值积分得到根据玻耳兹曼的层次(recfast(33]),暗示这个峰值的宽度延伸超过几百个单位的红移清洁发展机制和 。因此,一个更精确的定义是为了协会的左翼 。因此,我们将在接下来的把这种修正定额出局的红移作为 。我们的价值 后,与的交点- - - - - -的关系(30.),确定的价值在良好的协议与获得的价值(34]。同时,我们想要指出,由于纠正baryon-velocity定额出局条件下,的价值在清洁发展机制,通过这种方法,现在在差异值发表在34]。
能够计算出宇宙微波背景辐射功率谱,我们一贯的高 宇宙模型(3)需要连接到根据观察反复核对CDM低收入参数化的宇宙的组成。为了促进这种插值,候选人真正的标量场代表黑暗的领域是所谓的普朗克尺度axion (PSA)冷凝物(35- - - - - -37),基于手性对称打破在普朗克时期和轴向异常调用deconfining热基态杨振宁米尔斯理论。注意,只有杨振宁米尔斯理论表现出deconfining从今天到远远超出重组阶段 。一个模型,经历了连贯和阻尼振荡在后期时间如有效地代表CDM是伪造的红移 ,在宇宙的扩张开始加速,过于高。这提示之间的插值在高和清洁发展机制在低是通过U ()拓扑稳定solitonic配置(漩涡)PSA冷凝发生扩散的形式(由于Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变后他们建立在非热能的转变在非常高了)到中间在depercolation过渡部分释放他们能够有效地代表无压涡气体。depercolated PSA的核心漩涡是否正确作为暗物质晕在螺旋星系旋转曲线解释观察到的压扁和透镜星系子弹的签名是一个悬而未决的问题。同样,它还没有保证这个新宇宙模型,展品辐射统治和重子定额出局之前光子解耦,解释了宇宙微波背景辐射的观测角度功率谱。
这项工作是有组织的如下。节2我们解释高宇宙模型 ,介绍了在28,比较它与传统CDM宇宙学。解耦条件的修改,由于能见度有限宽度函数讨论了部分3。在此基础上,我们执行的计算和面对它- - - - - -的关系(30.)的值来确定 。随后,节5我们调查是否连贯和阻尼振荡的PSA字段可以现实地表示清洁发展机制在低 ,消极的结果。根据(28因此提出一个高之间的插值 和低- - - - - - CDM的经过,PSA漩涡,在某个中间红移 ,部分接受depercolation过渡。这样一个模型被证明是符合的非常好观察角规模声音地平线在光子解耦38]。最后,我们总结我们的研究结果,提供了一个前景如何测试新模型进一步通过对抗各种招商银行角关联函数的功率谱。
2。宇宙模型的定义
平FLRW宇宙,一个宇宙模型给出的哈勃的依赖参数 在哪里今天的宇宙膨胀率和吗 。在这里能量密度的分数吗的液体的临界密度今天。这个函数是由节能主题液体吗状态方程。从现在起我们在超自然的工作单位( )牛顿常数单位质量的平方的倒数。表1随后使用的参数值列表。
2.1。传统的CDM模型
在传统的高 CDM模型给药 这里绝对的物质分解成重子的()和冷暗物质(CDM)。光子辐射组件包含有两个偏振,两个相对论与三个偏振矢量模式,口味与两个偏振无质量的中微子。是今天的光子能量密度的关键能量密度(详细信息请参阅[38])。
2.2。修改的清洁发展机制对
在高- 哈勃参数给出 在这种情况下,只有重子。我们重申,两种模型(2)和(3),需要补充一个黑暗领域取得成功的低收入 CDM宇宙学;看到(32)。辐射部门修改由于不同数量的相对自由度和由于高- - - - - -temperature-redshift关系 ;详细信息请参阅[27,28]。
3所示。的重组
comoving声音地平线在红移被定义为 即表示原始baryon-electron-photon等离子体中的声速,给出 这个函数是由3/4重子和光子的能量密度的比值。在清洁发展机制有 而在一个获得 的值可以读出表吗1。
3.1。传统的定额出局
重组的最后阶段可以表现为双重的。考虑(我)光子温度定额出局,相关峰结构在temperature-temperature (TT)招商银行的角度功率谱或(ii) baryon-velocity定额出局,这是在这个问题上可检测的相关函数(星系计数)。关于案例(i),传统的标准,修复红移 ,读取 在哪里表示总汤姆逊散射截面,电离分数(计算recfast),指自由电子的密度在氢复合,给出 在这里表示氦在重子质量分数(见表1)。(2)有关情况,被定义为传统的标准
3.2。修正定额出局
我们现在证明条件(8)和(10)是不精确的由于各自的可见度函数的有限宽度。要看到这一点,我们必须分析玻耳兹曼的正式方案层次结构的温度扰动和欧拉方程(31日,32,40]。自的观点是类似的对于这两种情况下我们只专注于后者。欧拉方程读取 在哪里是comoving波数(以下省略了作为下标),表示温度各向异性的(相对)偶极子(41),而代表了牛顿引力势。overdot需求分化对正形。改变红移的保形时间依赖,解决方案(11)是 在这里被定义为 和可见性函数 是由 为了研究定额出局的函数在(12)被认为是慢变。因此,仅仅依赖于积分的变化在峰值区域。在这两种情况下清洁发展机制和函数展示一个广泛的峰值的依赖其形状和最大值不取决于什么 ;参见图2。请注意,(10)描述了最大值的 。然而,由于有限宽度的积分(12)不饱和 而是不再变化 如果表示的最大值在哪里的导数 。因此,定义了定额出局点更实际 。根据图2标题的值 大幅偏离。也就是说, 一个类似的讨论适用于光子温度与以下结果(见[定额出局28):
(一)
(b)
4所示。的价值
对定额出局的红移15)(4)正在考虑的(2)和(3)的收益率 在图3,这些(独立的)声音地平线面临的价值观- - - - - -的关系(30.]。注意良好的价值观之间的协议暗示了在和提取中执行34]。另一方面,繁殖的价值发表在38]这展览紧张(相比34]。然而,根据图3价值,更现实的定额出局在清洁发展机制需要 因此,在清洁发展机制实际上是5的值之间的差异引用(34),通过对抗的与- - - - - -的关系(30.]。
5。高——Planck-Scale-Axion字段和插值较低,宇宙学
在这里我们要分析低收入的宇宙学模型链接 清洁发展机制——高 。我们假设一个源于一个真实的黑暗领域,最小耦合标量场,一个伪Nambu-Goldstone动力手性对称模式发生在普朗克尺度35,36),可能是由于手性异常调用(反)calorons deconfining,热基态杨振宁米尔斯理论(1- - - - - -3,6,42- - - - - -44]。这提示名称普朗克尺度axion (PSA)。唯一的杨振宁米尔斯理论,这是deconfining远高于复合,否则不会只有一种光子。
辐射保护潜力轴子冷凝 ,由于热基态(43,44),读取如下: 在哪里 电动汽车,团结,是一个无量纲因子和普朗克质量减少读取 规范动能术语根据运动方程 在overdot信号宇宙时间的导数。
在第一次尝试清洁发展机制,插值我们假设空间同构的场动态主题清洁发展机制的约束较低 。然而,事实证明,这样一个模型预测的值 ,定义为零的减速度参数 约 这远远高于现实的价值~ 0.7了清洁发展机制。因此,作为第二建议我们取消引起的能量密度空间均匀配置的字段 。相反,我们设想暗物质领域CDM的能量密度由于depercolated拓扑孤子(漩涡)的领域瞬间渗透到一块“暗能量”像在一些红移这样 。这种涡流渗透的起源,等级制度核心的大小,可能是由于Hagedorn转换杨振宁米尔斯理论在早期宇宙中伴随着Berezinskii-Kosterlitz-Thouless axionic部门的转换。今天的价值将被解释的悬而未决depercolated漩涡。实际上,在这样一个之间的插值清洁发展机制和的值 可以安装的角大小声音地平线在光子解耦。在“暗能量”相当于~ 0.65%的额外贡献的重子的能量密度是一致的 。
5.1。空间均匀,相干振荡
这里我们讨论宇宙模型之间的插值清洁发展机制和由空间齐次未遂PSA在后期时间字段进行阻尼和相干振荡。这个模型无压组件(冷暗物质)和组件与负压(暗能量)。请注意,这两个组件代表流体不分别守恒的。
哈勃方程读取 在这里表示等辐射能量密度等( 辐射能量密度严重抑制的宇宙学模型;为 热基态和群众的矢量模式可以忽略)和三个中微子质量的味道;是重子的能量密度,能量密度 与空间齐次PSA相关领域这暂时的演化。方程式。(21)和(23)可以转换为完全无量纲方程通过尺度改变的力量在以下方式: 一般来说,无量纲量(与适当的尺度改变后的力量由hat-symbol)表示。重新调节后的依赖关系(21)和(23)转化成 一个主要的要求分化。在(26我们近似作为 与初始条件 足够大的(没有卷;在实践中一个安全可以选择 )的解决方案(25),(26)是独一无二的。修复的值在(19),在(28我们的需求 这伴随着典型的健康价值 获得的CDM宇宙学(38]: 图4显示了减速度参数定义的模型(25),(26),(29日)和(30.)。显然,这个模型是伪造的太高价值为零的 。
5.2。经过和Unpercolated漩涡
这里的基本思想PSA字段调用事实 ,由于低温相变Hagedorn类型(例如,应该有一个杨振宁米尔斯理论规模 将围在 )U绕组,以这种方式创建一个扩散密度拓扑孤子(涡流渗透)层次排序的核心大小。渗流可以理解为Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变(45,46]。有效,这渗透代表均匀、恒定的能量密度。随着宇宙的膨胀涡流渗透日益紧张,并在一些关键的红移 它释放出部分孤子具有一些特定的核心大小。随后的涡气体行为宇宙像无压。大漩涡的核心大小仍被困在渗透。对于这个场景是一个一致的插值和清洁发展机制,我们需要保证 (47,48]。
的定义(27)宇宙模型需要考虑从而读取 在哪里暗能量密度,定义为 在哪里和今天的的价值观是“暗能量”和冷暗物质密度(30.)和引用表的价值1,分别。
为了修复的价值我们面对的模型(31日)和(32)观察角范围声音的地平线在CMB光子解耦,在发生 。从理论上讲,给药 匹配 ,提取(38从TT)功率谱,我们需要 ;参见图5。这个收益率真空能量的百分比在CMB光子的解耦 真空能量在我们的疏忽高- - - - - -宇宙模型(3)因此是合理的插值模型中定义的(31日)和(32)。
6。总结与展望
在目前的工作分析,基于修改temperature-redshift宇宙微波背景的关系,反过来,来源于假设热光子气体受到一个苏(),而不是一个U ()测量原理,高宇宙模型是无效的暗物质,认为三种中微子质量。这样一个模型预测(复议baryon-velocity定额出局后)声音地平线的价值一起,一个模型独立提取- - - - - -从地方观测宇宙的关系30.与的价值),收益好的协议由低收入观察在34]。相同的- - - - - -预测低价值的关系在标准清洁发展机制在宇宙学差异值在[34]。
出于上述结果,之间的插值清洁发展机制在低和我们的新高模型是呼吁。在第一次尝试中,我们调查了是否连贯和阻尼振荡的普朗克尺度axion冷凝水可以现实地实现这个目标,有一个消极的结果。与(28]我们因此提出了插值的经过,PSA漩涡,在某个中间 ,部分接受depercolation过渡。我们演示了该模型与角的声音是一致的地平线在光子解耦。
新模型对各种招商银行需要测试角谱。我们希望辐射修正在SU (杨振宁米尔斯热力学,在低 ,能够解释宇宙微波背景的大角度异常(49]。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。