CMB 中的轴子缺陷：双折射与引力波
高能物理 - 唯象学
2025-07-11 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
近期对宇宙微波背景 (CMB) 数据的分析提供了非零各向同性宇宙双折射的证据，为新物理提供了诱人的线索。最近的研究表明，当与光子耦合时，畴壁 (DW) 网络会产生量级与测量值相当的各向同性双折射信号。在这项工作中，我们更详细地探讨了轴子缺陷假设，将先前的结果扩展到湮灭和晚期形成的网络，并指出了网络在 CMB 谱中的其他确凿特征，如各向异性双折射谱和 B 模。我们还论证了网络中宇宙弦的存在不会阻碍大的各向同性双折射信号，因为来自低红移的内在环境贡献，从而留下了轴子缺陷可以解释该信号的可能性。关于剩余的 CMB 特征，借助我们将作为轴子缺陷代理的 DW 网络的专用 3D 数值模拟，我们展示了如何结合层析方法利用各向异性双折射谱来推断网络的形成和湮灭时间。从数值模拟中，我们还计算了网络在复合后时期产生的引力波 (GWs) 谱，并利用先前对 CMB 中随机引力波背景的搜寻，首次对复合后湮灭的含 DW 网络的张力丰度得出了界限。我们的界限扩展到了网络存续至今的情况，并将先前的界限提高了约一个数量级。最后，我们展示了未来 CMB 实验探测 DW 起源 B 模的有趣前景。
引用
@article{arxiv.2312.14104,
title = {Axionic defects in the CMB: birefringence and gravitational waves},
author = {Ricardo Z. Ferreira and Silvia Gasparotto and Takashi Hiramatsu and Ippei Obata and Oriol Pujolas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.14104},
year = {2025}
}
备注
30 pages, 13 figures, published version