以引力波驱除鬼模式：四阶引力的鬼态与无鬼态情形

狭义相对论（GR）是有效场论，在红外尺度上有效。旨�探讨紫外物理的二次曲率扩展通常传播一个巨大的自旋-$2$ 鬼模式，因而是非唯一的。一种消除鬼模式的途径是通过扩大几何部门（扭转、非度量）。我们通过计算引力波辐射并与观测结果对照（如 PSR B1913+16 和 PSR J1738+0333 的轨道周期衰减，以及 GW170817 的哈氏质量演化），研究了标准（鬼态）和无鬼态四阶引力理论的红外现象学。鬼态理论除了因非唯一性导致的理论一致性问题外，还存在现象学问题：质量趋于零时的无质量自旋-$2$ 引力波通量抵消了巨大的自旋-$2$ 鬼和巨大的自旋-$0$ 标量的组合引力波通量，因此无法在主导项恢复 GR 四极公式。结果，我们将鬼态理论的约束置于 $m\gtrsim 10^{-11}~\mathrm{eV}$，其中 $m$ 为巨型模式的质量。相比之下，无鬼态理论在两个耦合常数 $\alpha_1$ 和 $\alpha_2$ 消失时，独立于质量 $m$，可平滑地恢复牛顿势和 GR 四极公式。因此，引力波观测对耦合常数的大小施加了质量依赖的上限。例如，若假设 $\alpha_1\simeq\alpha_2$，则在 $m\sim 3\times 10^{-16}\,\mathrm{eV}$ 时得到 $\alpha_{1,2}\lesssim 4.2\times 10^{83}$，在 $m\sim 10^{-11}\,\mathrm{eV}$ 时得到 $\alpha_{1,2}\lesssim 1.3\times 10^{75}$。我们意识到，这是迄今为止报道的关于鬼态和无鬼态四阶引力的天文尺度约束。