Reference: http://arxiv.org/abs/1212.3573

挣扎了一个小时从床上爬起来，又挣扎了二十分钟的雪中前行，终于坐在了办公室。昨晚翻了一下arXiv最新出的一些文章，引我注意的是上面这篇文献，是我的两个朋友Zhiqi Huang 和 Filippo Vernizzi最近的工作。他们的工作主题是，研究极早期宇宙产生的原初扰动的非高斯性在recombination时期遭受的污染并对今天我们的实验观测造成的误差。

不难注意到，这里涉及到了两个很重要的物理概念。一个是原初扰动的非高斯性，另一个是recombination。

前者意指宇宙微波背景辐射中的微小的温度涨落中所隐藏的非线性涨落。这是一个极其微小的物理量。简单的估量一下，今天的宇宙微波背景的平均温度是2.725K，其中线性温度涨落的幅度只有背景的十万分之一，而非线性涨落的幅度可能只有线性部分的平方，也就是背景温度的一百亿分之一。如此微小的看似不起眼的物理量，在宇宙学中却扮演了巨人杀手的角色，对于它的测量，可以极大可能的排除千奇百怪的极早期宇宙学模型，其中很可能包括被主流学术所接纳的单场慢滚暴胀模型。之所以我说可能，是因为这么小的物理量实在是太为难我们的实验仪器了，目前对非高斯性有所限制的只有WMAP实验数据，而近期的大尺度结构巡天实验的三期数据可能有进一步的限制或者发现。此外，于2009年五月升天的Planck卫星实验被寄予了极大的希望去探测原初扰动的非高斯性。顺便简要的提一下，这些实验真不是随便玩玩就能上项目的，其耗费巨大，2001年升天的WMAP卫星实验花掉了美帝1.5亿美元，而近期的Planck实验则一口气吃掉了7亿欧元，这些还不包括后期的运营。

然而耗资如此巨大的实验项目，自然不希望看到的是被污染了的原初非高斯性，我们需要弄清楚从一开始的极早期宇宙产生这些非高斯性之后会有哪些物理过程带来观测上的误差。其中最主要的误差可能来自宇宙的recombination时期。老实说，我不知道如何翻译这个单词，字面翻译是“重组”。事实上是，我连英文为啥叫这个名字都不清楚。它与宇宙演化历史上的另一个物理过程极为相关但又不完全一致，也就是光子解耦过程。所以我简要解释一下这段时期宇宙到底发生了什么。

众所周知，宇宙的大爆炸演化开始之后，所有的物质都以粒子状态不断相互作用，这导致了整个宇宙处于等离子体态，并且光子无法自由传播。因此一开始的宇宙并不是如眼下这么透明。随着时空的膨胀，整个宇宙的温度逐渐降低，于是一些基本粒子凝合在一起并出现最早最轻的元素，氢。氢原子与光子的反应会使自身又电离分解成质子和电子。这一过程就是recombination，如同现在的小年轻们闪婚闪离一般的意思。当然啦，随着温度的进一步降低，统计上电离作用渐渐弱于凝合作用，最终质子电子们不再分开而是以氢原子的形式得以稳定存于世间。在这之后，宇宙的光子们就再无羁绊，从此自由穿梭在宇宙的各个角落，这便是光子解耦过程。所以可以理解为，recombination最终导致了光子解耦。但由于二者发生时期几乎同时，让人多少有些费解，这一时期发生于宇宙大爆炸后379000年，此刻的宇宙温度大约是3000K。

在recombination时期，非线性的原初扰动可能遭受的污染因素大致有以下几个：Sachs-Wolfe, Doppler, Rees-Sciama, 以及二阶扰动的矢量和张量混合，还有引力透镜效应。额，我不一一解释各个名词，主要回顾一下这一方面的宇宙学研究近期状态。首先我介绍一个非高斯参数，它的定义是二阶扰动对线性扰动平方的比值。2010年，有科学家首先考虑了recombination对这个非高斯参数的影响，并得出所导致的误差可能大到正负5。我想那时候Planck实验组一定被狠狠的郁闷了一阵子，因为这正是Planck项目原始的实验目标所期待扣除的。但之后有不同的研究组通过解析计算发现误差可能没有那么大，而只有不到1的大小。我关注到的这篇文献的两位作者，通过数值计算并与解析做拟合，并得出结论，观测的定域非高斯参数可能有0.82的本底值。我本人对数值计算并不精通，并且通常越是看似简小的文献越难重复结果，所以我不能保证文章的正确性。但是该工作对相关领域有一定的推动作用。例如，可以进一步结合各个具体的极早期宇宙学模型来做计算；或者，不怀好意的说，Zhiqi应该做一个公开可下的程序包，可供更多人去检验他开发的程序代码。

从下雪写到雪停，我的第一篇学术博文就这么结束了？

contaminated data