New constraints on axion-gauge field dynamics during inflation from Planck and BICEP/Keck data sets
New constraints on axion-gauge field dynamics during inflation from Planck and BICEP/Keck data sets
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普朗克和 BICEP/Keck 数据集暴胀期间轴子规范场动力学的新约束
DOI：
10.1088/1475-7516/2022/07/039
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Maresuke Shiraishi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Paolo Campeti;Ogan Ozsoy;Ippei Obata;Maresuke Shiraishi
我们使用最新的普朗克（PR 4）和BICEP/Keck 2018数据发布，在暴胀期间对旁观者轴子-U（1）规范场相互作用提出了新的约束。这个模型可以从放大的规范场涨落中获得张量扰动，这些涨落是由在暴胀过程中几个e折叠的轴子滚动驱动的。以这种方式产生的引力波具有强烈的尺度依赖（和手征）光谱，对CMB的大/中尺度B模式具有潜在的可见贡献。我们首先推导出模型的理论界限，该模型具有微扰机制的有效性和规范场对背景动力学的可忽略的反作用。然后，我们确定从当前CMB观测的界限，采用频率主义的轮廓似然方法。我们研究了模型参数的典型选择的约束行为，分析了不同数据集组合的影响。我们发现，观测的界限是竞争与理论的，他们一起排除了模型的参数空间的一个重要部分。我们认为，参数空间仍然是大的和有趣的未来CMB实验针对大/中尺度B模式。
We present new constraints on spectator axion-U (1) gauge field interactions during inflation using the latest Planck (PR4) and BICEP/Keck 2018 data releases. This model can source tensor perturbations from amplified gauge field fluctuations, driven by an axion rolling for a few e-folds during inflation. The gravitational waves sourced in this way have a strongly scale-dependent (and chiral) spectrum, with potentially visible contributions to large/intermediate scale B-modes of the CMB. We first derive theoretical bounds on the model imposing validity of the perturbative regime and negligible backreaction of the gauge field on the background dynamics. Then, we determine bounds from current CMB observations, adopting a frequentist profile likelihood approach. We study the behaviour of constraints for typical choices of the model's parameters, analyzing the impact of different dataset combinations. We find that observational bounds are competitive with theoretical ones and together they exclude a significant portion of the model's parameter space. We argue that the parameter space still remains large and interesting for future CMB experiments targeting large/intermediate scales B-modes.
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