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电荷共轭、空间反射、时间反演(CPT)联合变换守恒是粒子物理学的基本定律，检验CPT对称性也就成为了寻找新物理的重要手段。CPT对称性在膨胀宇宙的演化过程中可能会遭到破坏，同时可以利用宇宙学观测来检验它。 在本论文中，首先考虑了一个宇宙学标量场和光子场的Chern-Simons相互作用，它会破坏CPT对称性，同时使光子在传播过程中极化方向发生旋转。宇宙微波背景辐射(CMB)的极化功率谱也会因为它的存在而受到影响。利用CMB观测数据对平均计划旋转角进行了限制，得到了新的限制结果，特别是WMAP9+BOOMERanG+BICEP1的数据组合，得到的结果为-2.12°±1.14°，在2σ上存在非零的平均旋转角。还研究了旋转角的涨落对CMB极化谱产生的影响，并且进行了参数拟合，由于数据精度较低的原因，得到了2σ置信概率下，旋转角涨落自相关函数上限为0.035。 CMB光子的极化旋转还会产生额外的BB谱，而BB谱正是原初引力波(PGW)探测的最重要的数据。原初引力波是暴胀等早期宇宙论的重要预言，寻找原初引力波也是今后许多CMB实验的主要科学目标之一。然而，极化旋转角会在大尺度上产生BB谱，污染原初引力波的信号。因此，用BICEP2以及BICEP2/Keck阵列与Planck组发布的联合分析数据，在考虑了旋转角的情况下对张标比进行了拟合。由于BICEP2，Keck均采用了“自校准”的校正方法，在工作中也就主要针对极化旋转角的涨落产生的影响。研究发现，当考虑了极化旋转角的涨落之后，关于原初引力波张标比的限制被放松了。还通过未来更高精度实验的模拟数据，发现旋转角涨落的不正确处理会使原初引力波探测结果产生显著的偏差。这说明为了能精确探测原初引力波，仍需进一步研究CMB的极化旋转，来破除它和原初引力波的简并关系。