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时钟轴子对纳赫兹随机引力波背景的印记

高能物理 - 唯象学 2024-04-05 v2 高能天体物理现象

摘要

近期脉冲星计时阵列(PTAs)的纳赫兹引力波(GW)背景信号,可由时钟轴子框架下对称破缺尺度 f200f\simeq 200~TeV 处形成的畴壁(DWs)湮灭自然诱导。基于我们首次成功且精确的预言,我们首次提出近期PTA观测强烈支持时钟轴子框架下QCD瞬子诱导的DW湮灭新机制。我们也首次发现暗物质(DM)遗迹丰度与纳赫兹GW背景之间的新关联,这反过来表明时钟轴子框架下轴子衰变常数与对称破缺尺度间存在自然联系。我们发现GW信号在约50~nHz处具有峰值 h2ΩGW106.6106.1h^2\Omega_{\rm GW}\simeq 10^{-6.6}-10^{-6.1},这对频率 25\gtrsim 25~nHz 的未来PTA数据与CMB-S4实验是明确且可检验的。我们还提出了可能在PTAs与未来GW干涉仪中出现的多种现象。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.00746,
  title  = {Clockwork axion footprint on nano-hertz stochastic gravitational wave background},
  author = {Bo-Qiang Lu and Cheng-Wei Chiang and Tianjun Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00746},
  year   = {2024}
}

备注

5+8 pages, 3+3 figures, 3 tables, accepted for publication in PRD Lett