诱导引力波中耗散效应的综合分析

耗散是宇宙流体的固有属性，导致曲率扰动在小尺度上的阻尼。在本文中，我们综合研究了由曲率扰动诱导的引力波（称为诱导引力波 (IGWs)）中的耗散效应。我们发现耗散效应在波数 $k \sim k_{\mathcal{H},\mathrm{dec}}$ 处变得尤为显著，其中 $k_{\mathcal{H},\mathrm{dec}}$ 对应于弱相互作用粒子退耦时的视界尺度。它们可以在 IGW 频谱上留下特征印记，包括在 $k \sim k_{\mathcal{H},\mathrm{dec}}$ 处具有“双谷”结构的显著抑制，以及在 $k \lesssim k_{\mathcal{H},\mathrm{dec}}$ 处没有对数跑动的修正红外行为。在粒子物理标准模型中，中微子在纳赫兹频率引起的耗散效应在脉冲星计时阵列数据分析中可能很重要。此外，与可能存在的新弱相互作用粒子相关的耗散诱导特征可被广泛的引力波实验探测到，作为极高质量尺度上新物理的有前景的探针。作为扩展，我们还讨论了原初非高斯性存在时的耗散效应及其对 IGW 各向异性和捣蛋鬼机制的影响。这些耗散效应不仅提供了对 IGW 更现实的描述，而且展示了丰富的现象学和深刻的物理意义，为理解早期宇宙和基础物理学打开了一扇新窗口。