由气泡产生的右手夸克生产源生的宇宙碰撞引力波：测试Seesaw、Leptogenesis与暗物质

我们研究了一种最小化的I型seesaw框架，其中由单重标量驱动的一次级相变(FOPT)通过气泡碰撞产生右手夸克(RHN)，实现了探索超高能尺度的宇宙尺度碰撞器。产生的RHN分布除了标准气泡碰撞贡献外，还源生新的低频引力波(GWs)。对于最轻的RHN稳定可解释观察到的暗物质(DM) relic密度，质量可低至 $M_{1} \equiv m_{\rm DM} \gtrsim 10^{6}\,\mathrm{GeV}$，其相关的新型GW信号可在LISA、ET和即将到来的LVK探测器中被探测到。如果RHN不稳定，其CP违反衰变可通过leptogenesis解释观察到的 baryon对称性，$M_{1} \gtrsim 10^{11}\,\mathrm{GeV}$且相变温度 $T_* \gtrsim 10^{6}\,\mathrm{GeV}$，此时新的GW谱在ET、BBO和即将到来的LVK中可被探测到。如果RHN衰变也填充一个暗部族fermion，其质量 $m_{\chi} \in [10^{-4},10^{4}],\mathrm{GeV}$，则可实现baryon和asymmetric dark matter的共同生成，$T_* \gtrsim 10^{7}\,\mathrm{GeV}$且 $M_{1} \gtrsim 10^{9}\,\mathrm{GeV}$，自然解释 $\Omega_{\rm DM} \simeq 5\Omega_{\rm B}$。相应的GW信号可通过LISA、ET和BBO被测试。最后，我们分析了基于全局 $U(1)_N \times U(1)_{\rm B-L}$ 扩展的UV完整的多Majoron模型，基于夸克质量层级的动机，我们称为Mojaron碰撞器。该模型中的FOPT在 $U(1)_N$ 破缺期间产生RHN，留下 distinctive的GW信号，可通过BBO、ET和即将到来的LVK探测。成功的leptogenesis实现于最重的RHN质量 $M_3 \sim 10^{10}\,\mathrm{GeV}$，$U(1)_N$ 破缺驻点 $v_2 \sim \mathcal{O}(\mathrm{TeV})$，从而确定了seesaw尺度。