研究人员发现引力透镜对宇宙双折射有显着影响
《物理评论 D》上的一项新研究报告称，在两位研究人员设法考虑引力透镜效应后，未来的任务将能够更准确地找到宇宙微波背景偏振中违反宇称对称性的特征。编辑的建议。
宇宙延伸多远?宇宙是何时以及如何开始的?宇宙学通过为基于基础物理学的宇宙理论模型提供观测证据，在解决这些问题方面取得了进展。宇宙学标准模型如今已被研究人员广泛接受。然而，它仍然无法解释宇宙学的基本问题，包括暗物质和暗能量。
2020年，宇宙微波背景(CMB)偏振数据报告了一种有趣的新现象，称为宇宙双折射。偏振描述了垂直于其传播方向振荡的光波。一般情况下，偏振面的方向保持不变，但特殊情况下可以旋转。对宇宙微波背景数据的重新分析表明，宇宙微波背景光的偏振面在早期宇宙发射到今天之间可能发生了轻微的旋转。这种现象违反了宇称对称性，被称为宇宙双折射。
由于宇宙双折射很难用众所周知的物理定律来解释，因此其背后很可能存在尚未发现的物理现象，例如轴子粒子(ALP)。宇宙双折射的发现可能有助于揭示暗物质和暗能量的本质，因此未来的任务重点是对宇宙微波背景进行更精确的观测。
为此，提高当前理论计算的准确性非常重要，但迄今为止这些计算还不够准确，因为它们没有考虑引力透镜效应。
由东京大学物理系和早期宇宙研究中心博士生 Fumihiro Naokawa 以及数据驱动发现中心和 Kavli 宇宙物理与数学研究所 (Kavli IPMU) 领导的一对研究人员进行了一项新研究)项目助理教授Toshiya Namikawa建立了包含引力透镜效应的宇宙双折射的理论计算，并致力于开发包含引力透镜效应的宇宙双折射的数字代码，这对于未来的分析是不可或缺的。
首先，Naokawa 和 Namikawa 推导出了一个解析方程，描述引力透镜效应如何改变宇宙双折射信号。根据该方程，研究人员对现有代码实施了一个新程序来计算引力透镜校正，然后观察经过和不经过引力透镜校正的信号之间的差异。
结果，研究人员发现，如果忽略引力透镜效应，观测到的宇宙双折射信号就无法与理论预测很好地拟合，这会在统计上否定真实的理论。
此外，两人还创建了模拟观测数据，这些数据将在未来的观测中获得，以了解引力透镜在寻找 ALP 过程中的效果。他们发现，如果不考虑引力透镜效应，根据观测数据估计的ALPs模型参数会存在统计上显着的系统偏差，无法准确反映ALPs模型。
这项研究中开发的引力透镜校正工具目前已用于观测研究，Naokawa 和 Namikawa 将继续使用它来分析未来任务的数据。
他们的研究细节作为编辑建议发表在9 月 27 日的《Physical Review D》上。
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