利用未来地面与空间引力波探测器约束引力中的宇称与洛伦兹破缺

未来的地面和空间引力波（GW）探测器为以更高精度检验广义相对论（GR）提供了前所未有的机会。在这项工作中，我们研究了未来地面引力波探测器——爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探索者（CE），以及空间引力波探测器——LISA、太极和天琴，在约束引力中宇称和洛伦兹破缺方面的能力。我们将来自致密双星系统的几种典型GW信号注入GW探测器，并使用包含宇称和洛伦兹破缺效应的修正波形进行贝叶斯推断。这些效应被建模为对GW波形的振幅和相位修正，其频率依赖性由因子$\beta_{\nu}$、$\beta_{\mu}$、$\beta_{\bar \nu}$和$\beta_{\bar \mu}$描述。我们的结果表明，与LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）探测器给出的结果相比，ET和CE的联合观测将对宇称和洛伦兹破缺的能量尺度（$M_{\rm PV}$和$M_{\rm LV}$）施加显著更严格的限制。对于$\beta_{\nu}$、$\beta_{\mu}$、$\beta_{\bar \nu}$和$\beta_{\bar \mu}$为正的情况，地面探测器对$M_{\rm PV}$和$M_{\rm LV}$的约束比空间探测器更严格。对于$\beta_{\mu} = -1$的情况，空间引力波探测器对$M_{\rm PV}$提供的约束优于当前的LVK观测，并与ET和CE的约束相当。此外，空间探测器在约束$\beta_{\bar \mu} = -2$情况下的$M_{\rm LV}$方面表现出卓越的灵敏度，其约束比地面引力波探测器严格约三个数量级。这种情况还能将引力子质量限制在$m_g \lesssim 10^{-35}\; {\rm GeV}$。这些发现突显了未来引力波天文台在探索超越GR的基础物理方面的前景广阔的作用。