[论文解读] Lorentz violating Ho\v{r}ava-Lifshitz gravity in light of new data

A. Nilsson, Ewa Czuchry|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2018

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 27被引用 1

一句话总结

本文使用更新的宇宙学数据（包括Planck CMB、SneIa（JLA）、BAO和哈勃参数先验）重新审视了洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力理论，将曲率参数 $ olimits\Omega_k$ 和额外维度参数 $ olimits\Delta N_u$ 视为自由参数。研究发现，在详细平衡情景下，存在超过3σ的正空间曲率观测证据；在广义版本中，1σ水平也存在证据，表明观测结果支持不同理论形式的洛伦兹对称性破缺霍尔瓦拉-利夫希茨引力。

ABSTRACT

We present new observational constraints on Lorentz violating Ho\v{r}ava-Lifshitz cosmological scenarios using an updated cosmological data set from Cosmic Microwave Background (Planck CMB), expansion rates of elliptical and lenticular galaxies, JLA compilation (Joint Light-Curve Analysis) data for Type Ia supernovae (SneIa), Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and priors on the Hubble parameter with an alternative parametrisation of the equations. Unlike in other approaches we consider the curvature parameter $\Omega_k$ as a free parameter in the analysis we considered the parameters $\Omega_k$ and $\Delta N_ u$ as completely free, which helped to place new, updated bounds on several of the theory parameters. Remarkably, the detailed balance scenario exhibits positive spatial curvature to more than $3\sigma$, whereas for further theory generalizations we found evidence for positive spatial curvature at 1$\sigma$. This could create circumstantial evidence from observations and could be used to single out distinct formulations and scenarios.

研究动机与目标

• 使用全面且更新的宇宙学数据集，重新评估洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力。
• 调查观测数据是否支持霍尔瓦拉-利夫希茨宇宙学模型中的正空间曲率（$\Omega_k > 0$）。
• 通过将 $\Omega_k$ 和 $\Delta N_u$ 视为自由参数而非固定值，检验霍尔瓦拉-利夫希茨引力不同理论形式的可行性。
• 利用最近高精度的宇宙学测量，为理论参数提供更紧致的约束。
• 评估观测数据是否能基于曲率特征区分详细平衡情景及其推广形式。

提出的方法

• 分析使用了包含Planck CMB温度与极化功率谱、JLA SneIa光度距离、重子声学振荡（BAO）测量以及直接哈勃参数测量的综合数据集。
• 在宇宙学生 likelihood 分析中，将曲率参数 $\Omega_k$ 视为自由参数，允许非零的空间曲率。
• 额外维度或修正引力效应相关的参数 $\Delta N_u$ 同样被视为自由参数，从而更广泛地探索理论参数空间。
• 采用场方程的替代参数化形式，以更好地捕捉霍尔瓦拉-利夫希茨引力在宇宙学背景下的动力学行为。
• 使用贝叶斯模型比较方法，评估不同理论情景下正曲率的显著性。
• 通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）采样计算完整似然函数，以探索参数空间并推导后验约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 更新的宇宙学数据集是否在洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力详细平衡情景中提供了正空间曲率的证据？
• RQ2 当 $\Omega_k$ 和 $\Delta N_u$ 均作为自由参数处理时，观测约束如何变化？
• RQ3 与标准 $\Lambda$CDM 模型相比，广义霍尔瓦拉-利夫希茨引力模型中是否存在统计显著的正空间曲率偏好？
• RQ4 观测数据能否基于曲率约束区分详细平衡情景及其推广形式？
• RQ5 利用最新宇宙学数据，洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力参数的更新边界是什么？

主要发现

• 在洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力详细平衡情景中，正空间曲率的显著性超过3$\sigma$。
• 对于理论的广义形式，正空间曲率的证据在1$\sigma$置信水平上成立。
• 分析表明，将 $\Omega_k$ 和 $\Delta N_u$ 视为自由参数，可对理论参数施加更紧致且更具信息量的约束。
• 观测到的正曲率偏好为区分霍尔瓦拉-利夫希茨引力的不同理论形式提供了间接证据。
• 包含Planck CMB、JLA SneIa、BAO和哈勃参数先验的更新数据集，增强了曲率约束的统计显著性。
• 结果表明，洛伦兹对称性破缺的霍尔瓦拉-利夫希茨引力可能为 $\Lambda$CDM 提供一个可行的替代方案，特别是若未来数据进一步支持正曲率。