翘曲额外维的互补探针：来自相变的对撞机、引力波和原初黑洞
摘要
我们研究了在解决规范等级问题的翘曲额外维模型中，由过冷radion相变产生的原初黑洞和随机引力波背景。我们首先确定了随机引力波背景以及产生的原初黑洞质量和丰度如何依赖于翘曲模型的红外能标ρ和全息颜色数N。基于这一发现，我们在{ρ, N}平面上重新刻画了当前的随机引力波背景和原初黑洞约束，以及引力波探测器（如LISA和ET）和引力透镜探测器（如NGRST）的预期参数覆盖范围。在同一平面上，我们还绘制了对撞机对巨引力子产生的限制，以及宇宙学对radion现象学的限制。我们发现，对于N ~ 10-50，所考虑的相变预测的原初黑洞群体质量范围为M_PBH ~ (10^{-1} - 10^{-25}) M_⊙，对应于ρ ~ (10^{-4} - 10^{8}) TeV。在ρ ≃ (0.05 - 0.5) GeV范围内，它可以解释最近在nHz频率的随机引力波背景迹象，并产生质量M_PBH ~ (0.1 - 1) M_⊙的原初黑洞双星，这些双星可被LISA和ET探测到。原初黑洞可以构成全部暗物质丰度且调谐参数≲ 10^{-4}的实验允许质量区域对应于10 TeV ≲ ρ ≲ 10^4 TeV。这些原初黑洞可以弥补翘曲额外维度模型中暗物质天然候选者的缺失。这样一个区域代表了一个重要的科学案例，其中即将到来的和未来的对撞机（如HE-LHC和FCC-hh）、引力波天文台以及其他原初黑洞探针发挥着关键的互补作用。
引用
@article{arxiv.2502.03588,
title = {Complementary Probes of Warped Extra Dimension: Colliders, Gravitational Waves and Primordial Black Holes from Phase Transitions},
author = {Anish Ghoshal and Eugenio Megias and Germano Nardini and Mariano Quiros},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.03588},
year = {2025}
}
备注
47 pages, 12 figures, 2 tables; v2 typos corrected, added references, figures 3, 5 and 8 improved, added figure 9, added discussion in Secs. 4 and 7. It matches the version published in Journal of High Energy Physics