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原初引力波的传播速度

宇宙学与河外天体物理 2020-10-28 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

原初引力波,即由量子暴胀涨落驱动的度量扰动背景,若被测量,既可提供原初暴胀的实质证据,又能揭示极高能标下的物理。本文我们关注其传播速度。采用有效场论方法,我们引入随时间变化的传播速度 cT(t)c_{\rm T}(t),表明即便与广义相对论(GR)预言 cT(t)=cc_{\rm T}(t) = c 的微小偏离也可导致可检验的后果。我们导出一组方程,将传播速度及其时间依赖性与暴胀参数相关联,并推广了通常的慢滚一致性关系。施加新的广义一致性关系并结合小尺度和大尺度数据,我们导出了具有非平凡原初张量速度的暴胀的模型无关约束。特别地,我们在 68% 置信水平下将其尺度依赖性约束为 dlogcT/dlogk=0.0820.11+0.047d\log c_{\rm T} / d\log k=0.082^{+0.047}_{-0.11},而在 95% 置信水平下仅导出下界 cT>0.22cc_{\rm T}>0.22\,c。我们还将枢轴尺度 k=0.05Mpc1k_*=0.05\rm{Mpc}^{-1} 处的张量-标量比约束为 95% 置信水平下 r<0.0599r<0.0599,与 Planck 合作组提供的结果一致。借助对张量谱的恰当小尺度参数化,我们导出了对张量倾斜 nT=0.0840.047+0.10n_{\rm T}=-0.084^{+0.10}_{-0.047}(68% 置信水平)及其跑动 αT=dnT/dlogk=0.01410.021+0.0035\alpha_{\rm T}=d\,n_{\rm T}/d\log k=0.0141^{+0.0035}_{-0.021}βT=dαT/dlogk=0.00610.0014+0.010\beta_{\rm T}=d\,\alpha_{\rm T}/d\log k= -0.0061^{+0.010}_{-0.0014}(均 68% 置信水平)的严格约束。我们的结果显示与标准慢滚预言高度一致,并证明当前数据可显著约束暴胀能标下对 GR 的偏离。

关键词

引用

@article{arxiv.2007.04256,
  title  = {Propagating Speed of Primordial Gravitational Waves},
  author = {William Giarè and Fabrizio Renzi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.04256},
  year   = {2020}
}

备注

25 pages, 8 figures. Edited to match Phys. Rev. D published version