国际脉冲星计时阵列中的新物理：类轴子粒子、畴壁与宇宙弦

继 NANOGrav 之后，IPTA 合作组也报告了随机引力波背景的强证据。这一线索对基础物理具有重要意义。利用最近的 IPTA 数据发布二，我们试图搜寻轻新物理的信号，并对可听轴子、畴壁和宇宙弦模型给出新的限制。我们发现，NANOGrav 数据对应的衰变常数 $F\approx5\times10^{17}$ GeV 与轴子质量 $m_a\approx2\times10^{-13}$ eV 的最佳拟合点被 IPTA 以超过 $2\sigma$ 置信度排除。固定耦合强度 $\lambda=1$，我们得到 $Z_2$ 对称性破缺尺度 $\eta>135$ TeV 的 $2\sigma$ 下界。有趣的是，我们在 $1\sigma$ 置信度下对宇宙弦张力给出极强限制 $\mathrm{log}_{10}\,G\mu=-8.93_{-0.06}^{+0.12}$。采用贝叶斯因子准则，我们发现 IPTA 数据对不相关公共幂律（CPL）模型相对于可听轴子、畴壁和宇宙弦分别具有中等、强烈和不确定偏好。这意味着当前观测难以区分 CPL 与宇宙弦，需要更高精度的更多脉冲星计时数据来给出潜在物理的新线索。