f(R)宇宙学与无菌中微子的结构生长速率测量约束

本文探讨了通过测量宇宙学中尺度依赖的结构生长速率来研究f(R)引力理论与无菌中微子模型的相互作用。f(R)模型是一种修正广义相对论的引力理论，其引入额外的函数f(R)，旨在解决暗能量问题。无菌中微子是一种假设存在的轻型、不与普通物质发生作用的中微子，它们可能对宇宙的演化产生影响。 研究者利用了宇宙微波背景辐射(CMB)观测、重子声波振荡(BAO)调查以及线性增长率的数据，这些是宇宙学中重要的观测手段，用于揭示宇宙的几何和动力学特性。他们关注的是f(R)模型中的无量纲康普顿波长参数B0，这个参数与模型的曲率修正强度密切相关。同时，他们还探究了无菌中微子的质量，因为这种粒子的性质可能会改变宇宙的大尺度结构形成过程。 在分析过程中，作者注意到f(R)模型和无菌中微子都预测了比例依赖的增长率，这意味着在不同波数仓中，理论上的增长率可以近似为比例无关。他们利用了五个波数仓中z = 0处的特殊速度测量值，以及一个波数仓中z = 0.25和z = 0.37处的红移空间畸变数据，这些数据提供了关于结构生长的定量信息。 通过对数据的统计分析，研究团队得出了关于f(R)模型参数B0的95%严格上限，即log10⁡B0 <-4.1。当进一步考虑无菌中微子的质量约束时，由于两个模型参数之间的相互影响，这一限制略有放松，变为log10⁡B0 <-3.8（2σ水平）。对于无菌中微子的质量，他们得到了在f(R)模型中的有效限制，即mν,sterileeff <0.62 eV（2σ）和相对论种的有效数量Neff <3.90（2σ）。相比之下，在标准ΛCDM模型中，相应的限制为mν,sterileeff <0.56 eV（2σ）和Neff <3.92（2σ），这表明f(R)模型对无菌中微子的影响是显著的。 总结来说，这项研究通过精密的多源观测数据，成功地将f(R)引力理论与无菌中微子的参数空间进行了约束，为理解宇宙学的暗成分及其相互作用提供了重要的观测证据。这种方法为未来的宇宙学研究提供了一种有力的工具，有助于深化我们对宇宙早期演化和结构形成过程的理解。