超出标准模型的宇宙弦:重达EeV量级的不稳定粒子

Yann Gouttenoire; Géraldine Servant; Peera Simakachorn

doi:10.1088/1475-7516/2020/07/016

超出标准模型的宇宙弦:重达EeV量级的不稳定粒子

高能物理 - 唯象学 2020-07-22 v2 宇宙学与河外天体物理

作者: Yann Gouttenoire , Géraldine Servant , Peera Simakachorn

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摘要

远高于TeV尺度的不稳定重粒子在实验上无法触及。迄今为止,大爆炸核合成(BBN)对其质量和寿命给出了最强限制,后者短于0.1秒。我们展示了下一代引力波(GW)干涉仪如何可能极大地改进这些限制,将寿命短至 $10^{-16}$ 秒的情况也纳入其中。关键在于这些粒子可能曾主导宇宙的能量密度,并在早期触发一段物质主导时期,直至其在BBN之前衰变。与通常假设的单辐射时代相比,这种修正的宇宙学历史将在原初起源的随机引力波背景中留下可观测的印记。特别地,我们展示了由宇宙弦等持久源产生的GW能谱的检测如何提供对粒子物理参数的独特探测。当应用于早期宇宙中特定的粒子产生机制时,这些GW能谱可用于推导对标准模型许多紫外扩展的新限制。我们以几个例子说明了这一点,例如超对称模型,其中标量模和引力微子的质量尺度可被限制到 $10^{10}$ GeV。进一步的界限可施加于仅引力相互作用粒子的再加热温度,以及重暗光子的动力学混合,水平达 $10^{-18}$ 。

关键词

宇宙弦不稳定重粒子引力波大爆炸核合成物质主导标准模型扩展

引用

@article{arxiv.1912.03245,
  title  = {BSM with Cosmic Strings: Heavy, up to EeV mass, Unstable Particles},
  author = {Yann Gouttenoire and Géraldine Servant and Peera Simakachorn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.03245},
  year   = {2020}
}

备注

29 pages, 10 figures. v2: Section 4.4 extended on the scenario where the cosmic string network and the dark photon mass have the same origin. Version published in JCAP

超出标准模型的宇宙弦:重达EeV量级的不稳定粒子

摘要

关键词

引用

备注

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