通过原始引力波探索味道违规与宇宙异构生成

我们表明，观测来自宇宙早期平坦化的原始引力波可为味道违规尺度提供线索，这一味型模型既解释了费米子质量层级问题。味型场在其势能最小值附近的振荡储存的能量密度随时间演化类似于物质，预计在早期宇宙中占据支配地位。与此同时，原始引力波的演化过程可作为宇宙膨胀历史的账本。重要的是，如果存在早期的味型支配时代，引力波光谱将不同于来自标准宇宙模型的辐射支配时代，这一光谱还受到味型衰变释放的熵所调制，其特性由味型场质量$m_S$和新的味型违规尺度$\Lambda_{\rm FV}$决定。我们推导了引力波光谱被抑制频率及其抑制程度的解析表达式，具体表述为$m_S$和$\Lambda_{\rm FV}$。我们指出，对于$\Lambda_{\rm FV}=10^{5-10}$ GeV且$m_S=\mathcal{O}({\rm TeV})$的参数取值，引力波光谱的抑制可被BBO、DECIGO、U-DECIGO、$\mu-$ARES、LISA、CE和ET探测器探测到。此外，味型衰变可为宇宙提供异构生成。我们确定了产生观察到的宇宙异构生成$\eta \sim 10^{-10}$的$m_S-\Lambda_{\rm FV}$参数空间，并可被LISA和ET等引力波探测器检验。我们还讨论了最新测得的NANOGrav随机引力背景信号与本研究结果的关联性。