作为粒子探测器的不可约引力波背景
高能物理 - 唯象学
2026-04-23 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们证明，对于任何瞬态引力波产生机制，原初引力波背景（GWB）的谱特征可以直接重建超出标准模型（BSM）粒子的拉格朗日量参数，且与引力波的具体源无关。足够长寿命的粒子通常会在宇宙热历史中引发一个短暂的早期物质主导时期，这在任何原初GWB中都会留下两个特征频率，分别对应这一时期的开始和结束。这些频率由该粒子的初始丰度、质量和衰变率决定。一旦确定了基础模型和初始丰度，观测到的谱特征就能直接确定粒子的质量和衰变率。我们发现，引力波观测探测的参数空间区域，既与未来长寿命粒子（LLP）的实验室搜寻范围互补，又远超其所能触及的范围。值得注意的是，纳赫兹频段（脉冲星计时阵列最近在该频段报告了一个随机信号）的频率直接映射到即将进行的LLP搜寻中可及的衰变长度。
引用
@article{arxiv.2604.20792,
title = {Irreducible Gravitational Wave Background as a Particle Detector},
author = {Anish Ghoshal and Angus Spalding and Graham White},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20792},
year = {2026}
}