标量场产生的运动学宇宙学及引力波特征

运动学（kination）指宇宙学历史中对应状态方程$\omega=+1$的时期，使得宇宙总能量密度按尺度因子的六次反幂红移。这出现在宇宙由标量场动能主导时。文献中常将其作为暴胀之后、辐射时代之前的一个时期。本文转而综述运动学与原始暴胀无关、且发生在标准模型辐射时代内部更晚时期的可能性。我们研究了其对所有主要原初引力波源的影响。我们展示了这如何在长期存在的宇宙学引力波源（即暴胀的不可约引力波，以及局域和整体宇宙弦的引力波）的随机背景中产生极具特征的尖峰谱，并具有可观的观测前景。我们给出了与运动学时代能量尺度和持续时间相关的、在SKA、LIGO、LISA、ET、CE、BBO上的模型无关特征及可探测性预言。我们进而论证这种中间运动学时代事实上在一大类轴子模型中具有代表性。我们详细分析了标量场动力学、底层模型的工作条件和约束。我们给出了作为粒子物理参数函数的引力波预言。我们推导了引力波信号与轴子暗物质丰度及重子不对称性的普遍关系。我们研究了QCD轴子特例的预言。核心信息是，原初起源的引力波代表了轴子模型的另一种实验探测途径。