大质量中微子与轻子数破缺的引力足迹

我们研究了在 I 型与反 seesaw 方案中，与中微子质量生成相关的宇宙学一级相变(FOPTs)所产生的原初引力波(GWs)。我们考察了“高标度”与“低标度”两类变体，其中中微子区的轻子数对称性 $U(1)_L$ 可为显式破缺或自发破缺。在后一种情况下，类 majoron 的赝戈德斯通玻色子可提供一种宇宙学暗物质的候选者。我们发现，具有软破缺 $U(1)_L$ 以及单希格斯二重态标量区的方案不会导致 FOPTs，或导致的 FOPTs 过弱，从而排除了在当前或近未来测量中探测到 GWs 的可能。然而，我们发现，在有限温度下自发破缺 $U(1)_L$ 的类 majoron seesaw 方案中，可以存在强 FOPTs 与非平庸的原初 GW 谱，其可完全落入包括 LISA、BBO 与 u-DECIGO 在内的即将开展的实验的频率与振幅灵敏度范围内。不过，GWs 的可观测性与来自 LHC 的不可见希格斯衰变约束相冲突。一个简单且自洽的修正方法是假定类 majoron 质量位于希格斯衰变动力学阈值之上。我们还发现，低标度 seesaw 机制的类 majoron 变体意味着与高标度 seesaw 中所预期不同的 GW 谱。这一特征将在未来的实验中可检验。我们的分析表明，GWs 可提供一个测试中微子质量生成机制的新且互补的窗口。