MontePython is a parameter inference package for cosmology. We present the latest development of the code over the past couple of years. We explain, in particular, two new ingredients both contributing to improve the performance of Metropolis–Hastings sampling: an adaptation algorithm for the jumping factor, and a calculation of the inverse Fisher matrix, which can be used as a proposal density. We present several examples to show that these features speed up convergence and can save many hundreds of CPU-hours in the case of difficult runs, with a poor prior knowledge of the covariance matrix. We also summarize all the functionalities of MontePython in the current release, including new likelihoods and plotting options.

We present a new flexible, fast and accurate way to implement massive neutrinos, warm dark matter and any other non-cold dark matter relics in Boltzmann codes. For whatever analytical or numerical form of the phase-space distribution function, the optimal sampling in momentum space compatible with a given level of accuracy is automatically found by comparing quadrature methods. The perturbation integration is made even faster by switching to an approximate viscous fluid description inside the Hubble radius, which differs from previous approximations discussed in the literature. When adding one massive neutrino to the minimal cosmological model, CLASS becomes just 1.5 times slower, instead of about 5 times in other codes (for fixed accuracy requirements). We illustrate the flexibility of our approach by considering a few examples of standard or non-standard neutrinos, as well as warm dark matter models.

The summarizes much of particle physics and cosmology. Using data from previous editions, plus 2,717 new measurements from 869 papers, we list, evaluate, and average measured properties of gauge bosons and the recently discovered Higgs boson, leptons, quarks, mesons, and baryons. We summarize searches for hypothetical particles such as supersymmetric particles, heavy bosons, axions, dark photons, etc. Particle properties and search limits are listed in Summary Tables. We give numerous tables, figures, formulae, and reviews of topics such as Higgs Boson Physics, Supersymmetry, Grand Unified Theories, Neutrino Mixing, Dark Energy, Dark Matter, Cosmology, Particle Detectors, Colliders, Probability and Statistics. Most of the 120 reviews are updated, including many that are heavily revised. The is divided into two volumes. Volume 1 includes the Summary Tables and 97 review articles. Volume 2 consists of the Particle Listings and contains also 23 reviews that address specific aspects of the data presented in the Listings. The complete (both volumes) is published online on the website of the Particle Data Group () and in a journal. Volume 1 is available in print as the . A with the Summary Tables and essential tables, figures, and equations from selected review articles is available in print, as a web version optimized for use on phones, and as an Android app. The 2024 edition of the Review of Particle Physics should be cited as: S. Navas et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D 110, 030001 (2024) © 2024 2024

We consider a cosmological model in which a fraction fdcdm of the Dark Matter (DM) is allowed to decay in an invisible relativistic component, and compute the resulting constraints on both the decay width (or inverse lifetime) Γdcdm and fdcdm from purely gravitational arguments. We report a full derivation of the Boltzmann hierarchy, correcting a mistake in previous literature, and compute the impact of the decay—as a function of the lifetime—on the CMB and matter power spectra. From CMB only, we obtain that no more than 3.8% of the DM could have decayed in the time between recombination and today (all bounds quoted at 95% CL). We also comment on the important application of this bound to the case where primordial black holes constitute DM, a scenario notoriously difficult to constrain. For lifetimes longer than the age of the Universe, the bounds can be cast as fdcdmΓdcdm < 6.3×10−3 Gyr−1. For the first time, we also checked that degeneracies with massive neutrinos are broken when information from the large scale structure is used. Even secondary effects like CMB lensing suffice to this purpose. Decaying DM models have been invoked to solve a possible tension between low redshift astronomical measurements of σ8 and Ωm and the ones inferred by Planck. We reassess this claim finding that with the most recent BAO, HST and σ8 data extracted from the CFHT survey, the tension is only slightly reduced despite the two additional free parameters. Nonetheless, the existing tension explains why the bound on fdcdmΓdcdm loosens to fdcdmΓdcdm < 15.9×10−3 Gyr−1 when including such additional data. The bound however improves to fdcdmΓdcdm < 5.9 ×10−3 Gyr−1 if only data consistent with the CMB are included. This highlights the importance of establishing whether the tension is due to real physical effects or unaccounted systematics, for settling the reach of achievable constraints on decaying DM.

Many attempts to solve the Hubble tension with extended cosmological models combine an enhanced relic radiation density, acting at the level of background cosmology, with new physical ingredients affecting the evolution of cosmological perturbations. Several authors have pointed out the ability of combined Baryon Acoustic Oscillation (BAO) and Big Bang Nucleosynthesis (BBN) data to probe the background cosmological history independently of both CMB maps and supernovae data. Using state-of-the-art assumptions on BBN, we confirm that combined BAO, deuterium, and helium data are in tension with the SH0ES measurements under the $\Lambda$CDM assumption at the 3.2$\sigma$ level, while being in close agreement with the CMB value. We subsequently show that floating the radiation density parameter $N_\mathrm{eff}$ only reduces the tension down to the 2.6$\sigma$ level. This conclusion, totally independent of any CMB data, shows that a high $N_\mathrm{eff}$ accounting for extra relics (either free-streaming or self-interacting) does not provide an obvious solution to the crisis, not even at the level of background cosmology. To circumvent this strong bound, (i) the extra radiation has to be generated after BBN to avoid helium bounds, and (ii) additional ingredients have to be invoked at the level of perturbations to reconcile this extra radiation with CMB and LSS data.

Abstract A well-known route to form primordial black holes in the early universe relies on the existence of unusually large primordial curvature fluctuations, confined to a narrow range of wavelengths that would be too small to be constrained by Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies. This scenario would however boost the generation of μ -type spectral distortions in the CMB due to an enhanced dissipation of acoustic waves. Previous studies of μ -distortion bounds on the primordial spectrum were based on the assumptions of Gaussian primordial fluctuations. In this work, we push the calculation of μ -distortions to one higher order in photon anisotropies. We discuss how to derive bounds on primordial spectrum peaks obeying non-Gaussian statistics under the assumption of local (perturbative or not) non-Gaussianity. We find that, depending on the value of the peak scale, the bounds may either remain stable or get tighter by several orders of magnitude, but only when the departure from Gaussian statistics is very strong. Our results are translated in terms of bounds on primordial supermassive black hole mass in a companion paper.

We forecast constraints on minimal model-independent parametrisations of several Modified Gravity theories using mock Stage-IV cosmic shear data. We include nonlinear effects and screening, which ensures recovery of General Relativity on small scales. We introduce a power spectrum emulator to accelerate our analysis and evaluate the robustness of the growth index parametrisation with respect to two cosmologies: $\Lambda$CDM and the normal branch of the DGP model. We forecast the uncertainties on the growth index $\gamma$ to be of the order $\sim 10\%$. We find that our halo-model based screening approach demonstrates excellent performance, meeting the precision requirements of Stage-IV surveys. However, neglecting the screening transition results in biased predictions for cosmological parameters. We find that the screening transition shows significant degeneracy with baryonic feedback, requiring a much better understanding of baryonic physics for its detection. Massive neutrinos effects are less prominent and challenging to detect solely with cosmic shear data.