MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017163298
■00520250211152650
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384048978
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31486633
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a523
■1001  ▼aWilson,  Christopher.▼0(orcid)0000-0002-7609-2189
■24510▼aVoid  Where  Statistically  Prohibited:  Constraining  Gravity  With  Cosmic  Voids  and  Addressing  Statistical  Noise  Within  Simulation  Based  Fisher  Forecasts
■260    ▼a[Sl]▼bCornell  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a213  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Bean,  Rachel.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Cornell  University,  2024.
■520    ▼aOf  the  most  important  open  questions  in  cosmology  and  perhaps  all  of  physics  is  the  observed  late  time  cosmic  expansion.  The  accelerating  expansion  rate  of  the  universe,  driven  by  vacuum  energy,  presents  a  profound  challenge.  Theoretical  predictions  for  the  value  of  this  vacuum  energy  are  discrepant  by  an  astonishing  factor  of  10120  relative  to  the  observed  value  necessary  to  drive  the  current  levels  of  expansion,  highlighting  a  significant  gap  in  our  understanding  of  fundamental  physics.  This  thesis  aims  to  explore  and  constrain  alternative  theories  of  gravity  that  extend  beyond  General  Relativity  (GR),  which  have  since  arisen  as  a  potential  solution  to  this  cosmological  conundrum.  This  thesis  presents  a  detailed  examination  of  the  impact  of  modified  gravity  on  the  emptiest  structures  in  the  universe,  cosmic  voids.  It  evaluates  the  robustness  and  usefulness  of  void  statistics  in  different  gravity  models,  and  addresses  the  implications  of  statistical  noise  on  simulation  derived  Fisher  forecasts  for  large-scale  structure  surveys.First,  we  investigate  the  effects  of  cosmic  scale  modifications  to  general  relativity  on  the  dynamics  of  halos  within  voids  by  comparing  N-body  simulations  incorporating  Hu-Sawicki  f(R)  gravity  with  ΛCDM  models.  By  analyzing  the  radial  velocity  statistics  within  voids  classified  by  size  and  density-profile,  we  uncover  significant  differences  in  halo  motions  within  small  "R-type"  voids  between  f(R)  and  ΛCDM  cosmologies.  We  develop  an  iterative  algorithm  to  solve  the  nonlinear  fifth  force  equation  in  f(R)  gravity  which  allows  for  a  sensitive  characterization  of  the  Chameleon  screening  mechanism  in  voids  and  highlights  the  distinct  behavior  of  the  fifth  force  in  these  environments.Next,  we  compare  void  size  and  clustering  statistics  across  f(R),  nDGP,  and  general  relativity  using  N-body  simulations.  Our  study  emphasizes  the  importance  of  using  mock  galaxy  catalogs  rather  than  dark  matter  halos  alone  for  more  realistic  void  identification.  Despite  enhanced  void  radial  velocities  and  velocity  dispersions  in  modified  gravity  models,  the  red-shift  space  void  quadruple  moments  derived  from  mock  galaxy  tracers  remain  remarkably  similar  across  different  gravity  models.  We  employ  the  Gaussian  Streaming  Model  to  accurately  reconstruct  ξ2  and  demonstrate  the  void  quadruple  as  an  unbiased  estimator  of  the  redshift  space  growth  rate  parameter  β  =  f/b  in  modified  gravity  theories.Expanding  our  scope  from  cosmic  voids,  we  turn  to  another  crucial  aspect  of  cosmology  and  particle  physics:  the  nature  of  massive  neutrinos.  A  number  of  current  and  upcoming  cosmological  surveys  aim  to  tightly  constrain  the  neutrino  mass  sum  which  in  combination  with  ground  based  particle  experiment  observations  could  decipher  the  neutrino  mass  hierarchy.  In  the  final  chapter  of  this  thesis,  we  address  the  challenges  posed  by  statistical  noise  in  simulation-based  Fisher  forecasts  for  large-scale  structure  surveys.  We  reveal  how  noisy  numerical  derivatives,  due  to  a  finite  number  of  simulations,  bias  the  Fisher  forecast,  resulting  in  overly  tight  marginalized  constraints.  This  effect  is  particularly  pronounced  for  parameters  like  neutrino  mass,  where  higher-order  differentiation  schemes  are  commonly  used.  We  provide  a  statistical  analysis  to  characterize  these  biases  and  propose  methods  to  recover  noise-free  Fisher  constraints,  ensuring  accurate  assessments  of  upcoming  survey  capabilities.In  conclusion,  this  thesis  advances  our  understanding  of  the  effects  of  different  theories  of  gravity  on  cosmic  structures,  refines  void  statistics  methodologies,  and  offers  solutions  to  mitigate  the  impact  of  statistical  noise  on  cosmological  forecasts  based  within  simulations,  thereby  enhancing  the  precision  and  reliability  of  future  large-scale  structure  surveys.
■590    ▼aSchool  code:  0058.
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aStatistics
■650  4▼aAstronomy
■653    ▼aCosmic  voids
■653    ▼aFisher  forecasts
■653    ▼aModified  gravity
■653    ▼aStatistical  noise
■690    ▼a0596
■690    ▼a0606
■690    ▼a0463
■71020▼aCornell  University▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0058
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17163298▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서