通过超视界不稳定性与次级引力波探测非最小耦合

在本文中，我们研究了标量涨落（$\chi$）与引力的非最小耦合 $\xi\chi^2 R$ 作为次级引力波（SGWs）潜在源的影响。我们的研究表明，当再加热状态方程 $\wre < 1/3$ 且 $\xi \lesssim 1/6$，或 $\wre > 1/3$ 且 $\xi \gtrsim 1/6$ 时，标量场的超视界模式在再加热阶段经历*快子不稳定性*。这种不稳定性导致标量场振幅大幅增长，从而在低频段和中频段产生显著的次级引力波，其强度足以被 Planck 和未来的引力波探测器探测到。这种超视界模式的增长和相关的引力波产生可能对宇宙微波背景（CMB）尺度上的张量涨落强度（由 $r$ 参数化）以及 CMB 解耦时刻的相对论自由度数量（由 $\dneff$ 参数化）产生显著影响。为防止这种过度产生，Planck 对张量-标量比 $r \leq 0.036$ 和 $\dneff \leq 0.284$ 的约束对 $\wre < 1/3$ 给出了 $\xi$ 的强下界，对 $\wre > 1/3$ 给出了 $\xi$ 的上界。考虑到所有观测约束，我们发现对于 $\wre = 0$，$\xi$ 的值应 $\gtrsim 0.02$；对于 $\wre \geq 1/2$，$\xi \lesssim 4.0$，这适用于再加热温度在 $10^{-2} \lesssim \Tre \lesssim 10^{14}$ GeV 的广泛范围，以及广泛范围的暴胀能量尺度。此外，当 $\wre$ 趋近于 $1/3$ 时，$\xi$ 的值不受约束。最后，我们确定了可由即将到来的引力波实验（即 BBO、DECIGO、LISA 和 ET）探测的 $(\Tre,\xi)$ 参数区域。