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Spectral Distortions of the CMB as a Probe of Inflation, Recombination, Structure Formation and Particle Physics

Authors :
Chluba, J.
Kogut, A.
Patil, S. P.
Abitbol, M. H.
Aghanim, N.
Ali-Haïmoud, Y.
Amin, M. A.
Aumont, J.
Bartolo, N.
Basu, K.
Battistelli, E. S.
Battye, R.
Baumann, D.
Ben-Dayan, I.
Bolliet, B.
Bond, J. R.
Bouchet, F. R.
Burgess, C. P.
Burigana, C.
Byrnes, C. T.
Cabass, G.
Chuss, D. T.
Clesse, S.
Cole, P. S.
Dai, L.
Bernardis, P.
Delabrouille, J.
Desjacques, V.
Zotti, G.
Diacoumis, J. A. D.
Dimastrogiovanni, E.
Di Valentino, E.
Dunkley, J.
Durrer, R.
Dvorkin, C.
Ellis, J.
Eriksen, H. K.
Fasiello, M.
Fixsen, D.
Finelli, F.
Flauger, R.
Galli, S.
Juan Garcia-Bellido
Gervasi, M.
Gluscevic, V.
Grin, D.
Hart, L.
Hernandez-Monteagudo, C.
Hill, J. C.
Jeong, D.
Johnson, B. R.
Lagache, G.
Lee, E.
Lewis, A.
Liguori, M.
Kamionkowski, M.
Khatri, R.
Kohri, K.
Komatsu, E.
Kunze, K. E.
Mangilli, A.
Masi, S.
Mather, J.
Matarrese, S.
Miville-Deschênes, M. A.
Montaruli, T.
Münchmeyer, M.
Mukherjee, S.
Nakama, T.
Nati, F.
Ota, A.
Page, L. A.
Pajer, E.
Poulin, V.
Ravenni, A.
Reichardt, C.
Remazeilles, M.
Rotti, A.
Rubiño-Martin, J. A.
Sarkar, A.
Sarkar, S.
Savini, G.
Scott, D.
Serpico, P. D.
Silk, J.
Souradeep, T.
Spergel, D. N.
Starobinsky, A. A.
Subrahmanyan, R.
Sunyaev, R. A.
Switzer, E.
Tartari, A.
Tashiro, H.
Basu Thakur, R.
Trombetti, T.
Wallisch, B.
Wandelt, B. D.
Wehus, I. K.
Wollack, E. J.
Zaldarriaga, M.
Zannoni, M.
Jodrell Bank Centre for Astrophysics (JBCA)
University of Manchester [Manchester]
NASA
Institut d'astrophysique spatiale (IAS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut d'Astrophysique de Paris (IAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Département d'Astrophysique (ex SAP) (DAP)
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Lagrange de Paris
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique (LAPTH)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European Project: 725456,CMBSPEC
Source :
INSPIRE-HEP, Bulletin of the AAS, Bulletin of the AAS, 2019, 51 (3), pp.184
Publication Year :
2019

Abstract

Following the pioneering observations with COBE in the early 1990s, studies of the cosmic microwave background (CMB) have focused on temperature and polarization anisotropies. CMB spectral distortions - tiny departures of the CMB energy spectrum from that of a perfect blackbody - provide a second, independent probe of fundamental physics, with a reach deep into the primordial Universe. The theoretical foundation of spectral distortions has seen major advances in recent years, which highlight the immense potential of this emerging field. Spectral distortions probe a fundamental property of the Universe - its thermal history - thereby providing additional insight into processes within the cosmological standard model (CSM) as well as new physics beyond. Spectral distortions are an important tool for understanding inflation and the nature of dark matter. They shed new light on the physics of recombination and reionization, both prominent stages in the evolution of our Universe, and furnish critical information on baryonic feedback processes, in addition to probing primordial correlation functions at scales inaccessible to other tracers. In principle the range of signals is vast: many orders of magnitude of discovery space could be explored by detailed observations of the CMB energy spectrum. Several CSM signals are predicted and provide clear experimental targets, some of which are already observable with present-day technology. Confirmation of these signals would extend the reach of the CSM by orders of magnitude in physical scale as the Universe evolves from the initial stages to its present form. The absence of these signals would pose a huge theoretical challenge, immediately pointing to new physics.<br />Comment: Astro2020 Science White Paper, 5 pages text, 13 pages in total, 3 Figures, minor update to references

Details

Language :
English
ISSN :
00027537
Database :
OpenAIRE
Journal :
INSPIRE-HEP, Bulletin of the AAS, Bulletin of the AAS, 2019, 51 (3), pp.184
Accession number :
edsair.doi.dedup.....47e087565bd3f1282806015668969d16