由 ALP 辅助相变产生的原始磁发生 genesis 与引力波

Pankaj Borah; P. S. Bhupal Dev; Anish Ghoshal

由 ALP 辅助相变产生的原始磁发生 genesis 与引力波

高能物理 - 唯象学 2026-04-23 v1 宇宙学与河外天体物理高能物理 - 理论

作者: Pankaj Borah , P. S. Bhupal Dev , Anish Ghoshal

摘要

足够强的第一次相变 (FOPT) 可同时产生可观测的随机引力波背景 (SGWB) 和大尺度原始磁场 (PMF). 最近基于 \textit{Fermi}-LAT 数据对非零 intergalactic 磁场的各向异性双星系团搜索提供了 3.8σ 的证据，进一步动机了该磁场的宇宙学起源. 我们在最小化的轴子类粒子 (ALP) 框架中研究 FOPT 起源的 PMF 与 SGWB，以及它们之间的相关性，该框架通过辐射修正实现全局 $U(1)$ 对称性破缺，ALP 扰区耦合至标准模型 (SM). 我们计算了两种最大螺旋和非螺旋配置下的当下 PMF 幅度和相干长度，考虑逆级联效应. 对于最大螺旋配置，我们发现峰值场强可达 $B_0 \sim 10^{-9}$ G，相干长度 $\lambda_0 \sim 10^{-3}-10^{-1}$ Mpc，与 MAGIC、H.E.S.S. 和 {\it Fermi}-LAT 通过 blazar 观测推断的下界一致. 我们表明与 $\gamma$ -射线 blazar 数据一致的 ALP 参数区域（假设最大螺旋）同时在 $10^3~\text{GeV} \lesssim f_a \lesssim 10^5~\text{GeV}$ 的 ALP 衰变常数范围内产生可在未来太空基干涉仪（如 LISA）检测到的 SGWB. 我们直接将这些映射到有效的 ALP 耦合至 SM 粒子，如光子、胶子和费米子. 这建立了宇宙学观测与实验/天体物理 ALP 搜索之间的多信使互补性，联合约束偏好较重的 ALP， $m_a \gtrsim 0.1~\text{GeV}$ ，在下一代强度和能量前沿实验可及的范围内.

关键词

轴子类粒子相变原始磁场引力波宇宙学

引用

@article{arxiv.2604.20768,
  title  = {Primordial Magnetogenesis and Gravitational Waves from ALP-assisted Phase Transition},
  author = {Pankaj Borah and P. S. Bhupal Dev and Anish Ghoshal},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20768},
  year   = {2026}
}

备注

41 pages, 7 figures + References; Comments are welcome !

由 ALP 辅助相变产生的原始磁发生 genesis 与引力波

摘要

关键词

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备注

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