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非高斯性-下一个热点? 精选

已有 95657 次阅读 2008-1-6 21:03 |个人分类:宇宙学|系统分类:科研笔记

我比较不喜欢热点这个词,因为这个词容易使人想到群众运动,政治的和学术的。弦论和宇宙学社会都有点像中国这个社会,热点比较多,追捧者也很多。中 国社会喜欢热点那是经过千锤百炼的,近的从文革说起,多少运动。现在没有政治运动,就开始八卦,张斌胡紫薇,国家标准馒头。网民们不问青红皂白,听风就是 雨,有奶就是娘,懂与不懂,反正我要参合一把,表明我很时代感,我很八卦,我很全明白,我是良心本人。

热点在弦论中就不必说了,宇宙学最近的热点包括暗能量,WMAP相关的理论工作,最近则是非高斯性。由于去年年底的一件工作,非高斯性很可能成为热点中的热点。

做科学有时不妨追踪热点,虽然追踪热点不是做科学的最高境界。所以,今天我们谈一下最有可能成为热点中的热点的宇宙学问题。

非高斯性的专家大概非Eiichiro Komatsu莫属,他跟David Spergel做学问,后者交给他的是当时没有希望在实验中看到的非高斯性。虽然他心里嘀咕,还是做了,一做就是好多年。他们第一篇关于非高斯性的文章

Acoustic signatures in the primary microwave background bispectrum

那么,究竟什么是非高斯性?与其我解释,不如直接抄Wikipedia

In physics, a non-Gaussianity is the correction that modifies the expected Gaussian function estimate for the measurement of a physical quantity.

In physical cosmology, the fluctuations of the cosmic microwave background are known to be approximately Gaussian, both theoretically as well as experimentally. Various models, such as ghost condensation, predict non-Gaussianities to occur.

在很长时间内理论家没有计算引力对非高斯性的影响,第一个将引力考虑进来的是Maldacena,文章

Non-Gaussian features of primordial fluctuations in single field inflationary models

在研究非高斯性的工作中,人们主要谈论的是一个无量纲数f_{NL},这个数的定义参见Komatsu和Spergel的文章。如果这个数达到100,并非说非高斯性很大,只是说偏离高斯性只有千分之一而已。WMAP三年数据给出的结果是-256 le f_ {NL} le 332,这个结果针对的情况是所谓的等边三角,即三点函数中的三个动量的大小完全相等。

非常让人吃惊的是,Komatsu以前的两位合作者Yadav和Wandelt在07年12月8号发表了一篇文章

Detection of primordial non-Gaussianity (fNL) in the WMAP 3-year data at above 99.5% confidence

号称在WMAP三年的数据中看到了非高斯性,他们研究的情况对应的三角是squeezed三角,即其中一个边很小,他们说在99.5%置信度上非高斯性不为零。如果是真的,传统的单场慢滚暴涨模型完全是错的。

Henry Tye在超弦宇宙学的workshop总结中说,The whole cosmology community was electrified by the news。如果我们将cosmology community里的骨干看成the whole cosmology community,Henry这么说是正确的。当然有很多做宇宙学的人也许还没有注意到这件事,这些人自然是那种埋头做自己的事情的人。

有意思的是,Henry和他的军队在研究Brane inflation时找到了非高斯性,遗憾的是,由于他们用了Maldacena的约定,认为他们得到的非高斯性是正的,其实是负的。这样,如果将来等边 非高斯也被发现且是正的,那么brane inflation也出问题了。

我们最近做了一篇文章

General Single Field Inflation with Large Positive Non-Gaussianity

主要结论是,如果将来等边非高斯性被发现是正的,一般单场暴涨模型是不行的,需要引入高阶动能如dot{phi}^4等项。奇怪的是,最重要的那个高阶动能项往往是负的,破坏正能条件。

我相信最近有很多人在抓紧时间研究如何从暴涨模型性得到大的且是正的非高斯性。今年春天WMAP将要发表五年数据的分析结果,很多人都在期待。



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