QCD 相变和 $e^+e^-$ 湮灭对加速宇宙中原初引力波解析谱的修正

正如量子色动力学（QCD）所预测，在早期宇宙温度 $T\sim 190$ MeV 左右会发生 QCD 相变，期间夸克结合成强子。这一过程减少了有效相对论自由度，并导致宇宙膨胀行为的改变。同样，发生在 $T\sim 0.5$ Mev 左右的 $e^+e^-$ 湮灭也具有类似效应。此外，暗能量驱动了当前的加速膨胀阶段。我们研究了这些综合效应对原初引力波（RGWs）的影响。在我们的处理中，QCD 相变和 $e^+e^-$ 湮灭分别由插入辐射时期的短暂膨胀阶段来表示。结合这些效应，我们对空间平坦宇宙的 RGWs 方程进行了解析求解，该宇宙从暴胀演化至当前的加速阶段，并获得了覆盖整个频率范围 $>10^{-19}$ Hz 的 RGWs 谱。研究发现，QCD 相变导致 $>10^{-9}$ Hz 范围内的 RGWs 振幅减小约 $\sim 20$，而 $e^+e^-$ 湮灭导致 $>10^{-12}$ Hz 范围内的振幅减小约 $\sim 10$。在暗能量存在的情况下，QCD 相变与 $e^+e^-$ 湮灭的组合导致 $>10^{-9}$ Hz 范围内的振幅减小幅度更大，约为 $\sim 30$，该范围覆盖了 LIGO 和 LISA 的工作频段。分析表明，现有的 LIGO 难以探测到 RGWs，但对于某些暴胀模型，LISA 可以对其进行检验。