Designing Horndeski and the effective fluid approach

We present a family of designer Horndeski models, i.e. models that have a background exactly equal to that of the $\Lambda$CDM model but perturbations given by the Horndeski theory. Then, we extend the effective fluid approach to Horndeski theories, providing simple analytic formulae for the equivalent dark energy effective fluid pressure, density and velocity. We implement the dark energy effective fluid formulae in our code EFCLASS, a modified version of the widely used Boltzmann solver CLASS, and compare the solution of the perturbation equations with those of the code hi_CLASS which already includes Horndeski models. We find that our simple modifications to the vanilla code are accurate to the level of $\sim 0.1\%$ with respect to the more complicated hi_CLASS code. Furthermore, we study the kinetic braiding model both on and off the attractor and we find that even though the full case has a proper $\Lambda$CDM model limit for large $n$, it is not appropriately smooth, thus causing the quasistatic approximation to break down. Finally, we focus on our designer model (HDES), which has both a smooth $\Lambda$CDM limit and well-behaved perturbations, and we use it to perform Markov Chain Monte Carlo analyses to constrain its parameters with the latest cosmological data. We find that our HDES model can also alleviate the soft $2\sigma$ tension between the growth data and Planck 18 due to a degeneracy between $\sigma_8$ and one of its model parameters that indicates the deviation from the $\Lambda$CDM model.Comment: 31 pages, 9 figures, 5 tables, comments welcome. The codes used in the analysis of this paper can be found at https://members.ift.uam-csic.es/savvas.nesseris/efclass.html and at https://github.com/wilmarcardonac/EFCLAS

The traces of anisotropic dark energy in light of Planck

We study a dark energy model with non-zero anisotropic stress, either linked to the dark energy density or to the dark matter density. We compute approximate solutions that allow to characterise the behaviour of the dark energy model and to assess the stability of the perturbations. We also determine the current limits on such an anisotropic stress from the cosmic microwave background data by the Planck satellite, and derive the corresponding constraints on the modified growth parameters like the growth index, the effective Newton's constant and the gravitational slip.Comment: 29 pages, 10 figures; matches version accepted for publication in JCA

Momentum transfer in the dark sector and lensing convergence in upcoming galaxy surveys

We investigated a cosmological model that allows a momentum transfer between dark matter and dark energy. The interaction in the dark sector mainly affects the behaviour of perturbations on small scales while the background evolution matches the $w$CDM solution. As a result of the momentum transfer, these kinds of models help alleviating the $\sigma_8$ discrepancy in the standard model, but do not resolve the so-called $H_0$ tension. We confirm that this is indeed the case by computing cosmological constraints. While our analysis tends to favour $\sigma_8$ values lower than in $\Lambda$CDM, we do not find evidence for a non-vanishing momentum transfer in the dark sector. Since upcoming galaxy surveys will deliver information on scales and red-shift relevant for testing models allowing momentum transfer in the dark sector, we also carried out forecasts using different survey configurations. We assessed the relevance of neglecting lensing convergence $\kappa$ when modelling the angular power spectrum of number counts fluctuations $C_\ell^{\rm ij}(z,z')$. We found that not including $\kappa$ in analyses leads to biased constraints ($\approx 1-5\,\sigma$) of cosmological parameters even when including information from other experiments. Incorrectly modelling $C_\ell^{\rm ij}(z,z')$ might lead to spurious detection of neutrino masses and exacerbate discrepancies in $H_0$ and $\sigma_8$.Comment: 26 pages, 8 figures, 8 tables. Comments welcome Updated versio

Holographic energy density, dark energy sound speed, and tensions in cosmological parameters: H0H_0 and S8S_8

Interesting discrepancies in cosmological parameters are challenging the success of the $\Lambda$CDM model. Direct measurements of the Hubble constant $H_0$ using Cepheid variables and supernovae turn out to be higher than inferred from the Cosmic Microwave Background (CMB). Weak galaxy lensing surveys consistently report values of the strength of matter clustering $\sigma_8$ lower than values derived from the CMB in the context of $\Lambda$CDM. In this paper we address these discrepancies in cosmological parameters by considering Dark Energy (DE) as a fluid with evolving equation of state $w_{\mathrm{de}}(z)$, constant sound speed squared $\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}$, and vanishing anisotropic stress $\sigma$. Our $w_{\mathrm{de}}(z)$ is derived from the Holographic Principle and can consecutively exhibit radiation-like, matter-like, and DE-like behaviour, thus affecting the sound horizon and the comoving angular diameter distance, hence $H_0$. Here we show DE sound speed plays a part in the matter clustering behaviour through its effect on the evolution of the gravitational potential. We compute cosmological constraints using several data set combinations including primary CMB, CMB lensing, redshift-space-distortions, local distance-ladder, supernovae, and baryon acoustic oscillations. In our analysis we marginalise over $\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}$ and find $\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}=1$ is excluded at $\gtrsim 3\sigma$. For our baseline result including the whole data set we found $H_0$ and $\sigma_8$ in good agreement (within $\approx 2\sigma$) with low redshift probes. Our constraint for the baryon energy density $\omega_{\rm{b}}$ is however in $\approx 3\sigma$ tension with BBN constraints. We conclude evolving DE also having non-standard clustering properties [e.g., $\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}(z,k)$] might be relevant for the solution of current discrepancies in cosmological parameters.Comment: 28 pages, 12 figures, 3 tables. References adde

Lensing convergence and anisotropic dark energy in galaxy redshift surveys

Analyses of upcoming galaxy surveys will require careful modelling of relevant observables such as the power spectrum of galaxy counts in harmonic space $C_\ell(z,z')$. We investigate the impact of disregarding relevant relativistic effects by considering a model of dark energy including constant sound speed, constant equation of state $w_0$, and anisotropic stress. Here we show that neglecting the effect of lensing convergence will lead to substantial shifts in cosmological parameters such as the galaxy bias $b_0$, the value of the dark energy equation of state today $w_0$, and the Hubble constant $H_0$. Interestingly, neglecting the effect of lensing convergence in this kind of models results in shifting $H_0$ downwards, something which could shed light on the current tension between local and CMB determinations of the Hubble constant.Comment: 13 pages, 3 figures, comments welcom

Unraveling the effective fluid approach for f(R)f(R) models in the subhorizon approximation

We provide explicit formulas for the effective fluid approach of $f(R)$ theories, such as the Hu & Sawicki and the designer models. Using the latter and simple modifications to the CLASS code, which we call EFCLASS, in conjunction with very accurate analytic approximations for the background evolution, we obtain competitive results in a much simpler and less error-prone approach. We also derive the initial conditions in matter domination and we find they differ from those already found in the literature for a constant $w$ model. A clear example is the designer model that behaves as $\Lambda$CDM in the background, but has nonetheless dark energy perturbations. We then use the aforementioned models to derive constraints from the latest cosmological data, including supernovae, BAO, CMB, $H(z)$ and growth-rate data, and find they are statistically consistent to the $\Lambda$CDM model. Finally, we show that the viscosity parameter $c_{vis}^2$ in realistic models is not constant as commonly assumed, but rather evolves significantly over several orders of magnitude, something which could affect forecasts of upcoming surveys.Comment: 24 pages, 12 figures, 5 tables. Changes match published version. The codes used in the analysis can be found at https://members.ift.uam-csic.es/savvas.nesseris/efclass.html and https://github.com/wilmarcardonac/EFCLAS

Lensing convergence and the neutrino mass scale in galaxy redshift surveys

We demonstrate the importance of including the lensing contribution in galaxy clustering analyses with large galaxy redshift surveys. It is well known that radial cross-correlations between different redshift bins of galaxy surveys are dominated by lensing. But we show here that also neglecting lensing in the autocorrelations within one bin severely biases cosmological parameter estimation with redshift surveys. It leads to significant shifts for several cosmological parameters, most notably the scalar spectral index and the neutrino mass scale. Especially the latter parameter is one of the main targets of future galaxy surveys.Peer reviewe

Using machine learning to compress the matter transfer function T(k)T(k)

The linear matter power spectrum $P(k,z)$ connects theory with large scale structure observations in cosmology. Its scale dependence is entirely encoded in the matter transfer function $T(k)$, which can be computed numerically by Boltzmann solvers, and can also be computed semi-analytically by using fitting functions such as the well-known Bardeen-Bond-Kaiser-Szalay (BBKS) and Eisenstein-Hu (EH) formulae. However, both the BBKS and EH formulae have some significant drawbacks. On the one hand, although BBKS is a simple expression, it is only accurate up to $10\%$, which is well above the $1\%$ precision goal of forthcoming surveys. On the other hand, while EH is as accurate as required by upcoming experiments, it is a rather long and complicated expression. Here, we use the Genetic Algorithms (GAs), a particular machine learning technique, to derive simple and accurate fitting formulae for the transfer function $T(k)$. When the effects of massive neutrinos are also considered, our expression slightly improves over the EH formula, while being notably shorter in comparison.Comment: 12 pages, 7 figures, 2 tables. Changes match published versio

La evolución de la cognición humana en la obra de Michael Tomasello

RESUMEN: La conjunción de las ciencias cognitivas y la biología evolutiva ha legitimado y popularizado en la comunidad científica la pregunta por la evolución de la mente o de la cognición humana. La discusión ha girado en torno a dos grandes perspectivas: quienes afirman que la mente humana tiene rasgos que le son particulares (no observados en otras especies), y quienes sostienen que las diferencias entre la cognición humana y las de otras especies animales sólo son un asunto de grado (como lo creía Darwin). En este trabajo se aborda una propuesta sobre la evolución cognitiva humana que no es claramente ubicable en las dos perspectivas mencionadas: la de Michael Tomasello. El abordaje presenta el siguiente orden: en primer lugar, se hará una descripción pormenorizada de los principales argumentos de la propuesta; en segundo lugar, se presentarán algunas críticas relacionadas con sus fundamentos teóricos y experimentales y, en tercer lugar, se hará una contrastación entre la propuesta de Michael Tomasello y la de Steven Mithen, que son semejantes en cuanto a su ubicación difusa dentro de las dos grandes perspectivas mencionadas, pero difieren en su explicación de la trayectoria evolutiva que dio paso a lo que, hoy por hoy, es la cognición humana.ABSTRACT: The junction between Cognitive Sciences and Evolutionary Biology has legitimated and popularized, in the scientific community, the question about evolution of mind or human cognition. This debate has revolve around two points of view: those who say that human mind has unique traits (not observed in other species), and those who claim that differences between human cognition and that of other species is a matter of degree and not of kind (as Darwin believed). This work adresses an hypothesis about human cognitive evolution that is not clearly classifiable in the points of view mentioned earlier: the hypothesis of Michael Tomasello. The present work has the following order: first, a detailed description of the main arguments will be made; second, some critical words will be said related with his theoretical and experimental foundations and, third, a contrastation between Tomasello's hypothesis and that of Steven Mithen will be made, because they are similar in their fuzzy position inside the two big perspectives, but they differ in their explanation of the evolutionary route that gave birth to what we currently know as human cognition.RESUMEN: La conjunción de las ciencias cognitivas y la biología evolutiva ha legitimado y popularizado en la comunidad científica la pregunta por la evolución de la mente o de la cognición humana. La discusión ha girado en torno a dos grandes perspectivas: quienes afirman que la mente humana tiene rasgos que le son particulares (no observados en otras especies), y quienes sostienen que las diferencias entre la cognición humana y las de otras especies animales sólo son un asunto de grado (como lo creía Darwin). En este trabajo se aborda una propuesta sobre la evolución cognitiva humana que no es claramente ubicable en las dos perspectivas mencionadas: la de Michael Tomasello. El abordaje presenta el siguiente orden: en primer lugar, se hará una descripción pormenorizada de los principales argumentos de la propuesta; en segundo lugar, se presentarán algunas críticas relacionadas con sus fundamentos teóricos y experimentales y, en tercer lugar, se hará una contrastación entre la propuesta de Michael Tomasello y la de Steven Mithen, que son semejantes en cuanto a su ubicación difusa dentro de las dos grandes perspectivas mencionadas, pero difieren en su explicación de la trayectoria evolutiva que dio paso a lo que, hoy por hoy, es la cognición humana

Aprovechamiento de barcia para realización de pre-emulsiones como materia prima

Aprovechar la barcia de res que es un material sin utilidad para el proceso productivo y que es vendido a $90 / kilo para hacer concentrado de comida animal; a partir de este material se elabora una pre-emulsión y se genera una nueva materia prima cárnica, la cual ingresa al proceso como pre-emulsión, incrementando las posibilidades de abastecimiento para el negocio. Para el desarrollo de la propuesta se utiliza el método de diseño experimental, donde se tendrán variables controlables y fijas en la formulación de la preemulsión. Las variables fijas son las materias primas definidas y estandarizadas como lo son la barcia de res, sal, polvo praga y tripolifosfato de sodio y las variables controlables para lograr una pre-emulsión barcia estable serán la proteína concentrada de soya y agua; la metodología de validación utilizada es la de panel sensorial triangular, con la participación de panelistas entrenados, que evaluaran el producto piloto escogido con la aplicación parcial de la pre-emulsión barcia en reemplazo de materia prima cárnica, chequeando que no hayan modificaciones en las características organolépticas del producto terminado. Esta propuesta tiene dos justificaciones que para actualidad son muy necesarias, la primera desde la obtención de procesos limpios, por la no generación de residuos sólidos, no impactando ambientalmente y la segunda es el aprovechamiento de los materiales resultantes del proceso productivo que no son utilizados en el mismo, optimizando los procesos y recursos, mejorando los costos, siendo más competitivos en el mercado. El alcance de esta propuesta tiene una cobertura de producción y distribución dentro del negocio cárnico, con aplicación de la pre-emulsión y cumplimientos de la misma en parámetros de inocuidad, calidad y proceso bien definidos en las diferentes formulaciones, con la limitación que el volumen elaboración de la pre-emulsión depende de la generación de la barcia. 11 Para el desarrollo de esta propuesta es necesario conocer el principio en la elaboración de emulsiones y para tal fin es primordial seleccionar el emulsionante apropiado (Charalambous Doxastakis, 1989; Dickinson, 1992; Hasenhuettl, 1997; Stauffer, 1999; Krog ySparso, 2004). (McClements, 2005); En la actualidad existe un gran número de emulsionantes como ingredientes alimentarios y cada uno tiene su propia y única características y el rango óptimo de las aplicaciones (Hasenhuettl y Hartel, 1997; Krog y Sparso, 2004). (McClements, 2005). Se aplica conceptos de gestión empresarial y formulación de proyectos, donde se evidencie la factibilidad de la propuesta, fundamentándose en encontrar posibilidades para el negocio. Otro valor agregado de la propuesta es que los costos de los productos en los cuales se aplicara la pre-emulsión serán reducidos, dando un mayor margen de utilidad y generando un ahorro para el negocio cárnico, de igual manera se aplicara todas las etapas aprendidas a través de la carrera identificando las oportunidades y riesgos a los que se puede enfrentar.Aprovechar la barcia de res que es un material sin utilidad para el proceso productivo y que es vendido a$90 / kilo para hacer concentrado de comida animal; a partir de este material se elabora una pre-emulsión y se genera una nueva materia prima cárnica, la cual ingresa al proceso como pre-emulsión, incrementando las posibilidades de abastecimiento para el negocio. Para el desarrollo de la propuesta se utiliza el método de diseño experimental, donde se tendrán variables controlables y fijas en la formulación de la preemulsión. Las variables fijas son las materias primas definidas y estandarizadas como lo son la barcia de res, sal, polvo praga y tripolifosfato de sodio y las variables controlables para lograr una pre-emulsión barcia estable serán la proteína concentrada de soya y agua; la metodología de validación utilizada es la de panel sensorial triangular, con la participación de panelistas entrenados, que evaluaran el producto piloto escogido con la aplicación parcial de la pre-emulsión barcia en reemplazo de materia prima cárnica, chequeando que no hayan modificaciones en las características organolépticas del producto terminado. Esta propuesta tiene dos justificaciones que para actualidad son muy necesarias, la primera desde la obtención de procesos limpios, por la no generación de residuos sólidos, no impactando ambientalmente y la segunda es el aprovechamiento de los materiales resultantes del proceso productivo que no son utilizados en el mismo, optimizando los procesos y recursos, mejorando los costos, siendo más competitivos en el mercado. El alcance de esta propuesta tiene una cobertura de producción y distribución dentro del negocio cárnico, con aplicación de la pre-emulsión y cumplimientos de la misma en parámetros de inocuidad, calidad y proceso bien definidos en las diferentes formulaciones, con la limitación que el volumen elaboración de la pre-emulsión depende de la generación de la barcia. 11 Para el desarrollo de esta propuesta es necesario conocer el principio en la elaboración de emulsiones y para tal fin es primordial seleccionar el emulsionante apropiado (Charalambous Doxastakis, 1989; Dickinson, 1992; Hasenhuettl, 1997; Stauffer, 1999; Krog ySparso, 2004). (McClements, 2005); En la actualidad existe un gran número de emulsionantes como ingredientes alimentarios y cada uno tiene su propia y única características y el rango óptimo de las aplicaciones (Hasenhuettl y Hartel, 1997; Krog y Sparso, 2004). (McClements, 2005). Se aplica conceptos de gestión empresarial y formulación de proyectos, donde se evidencie la factibilidad de la propuesta, fundamentándose en encontrar posibilidades para el negocio. Otro valor agregado de la propuesta es que los costos de los productos en los cuales se aplicara la pre-emulsión serán reducidos, dando un mayor margen de utilidad y generando un ahorro para el negocio cárnico, de igual manera se aplicara todas las etapas aprendidas a través de la carrera identificando las oportunidades y riesgos a los que se puede enfrentar