标量场与二次曲率的耦合及衰变为引力子

任何场，即使身处完全隐藏的扇区，也至少通过引力相互作用与可见扇区耦合。本文中，我们表明此类隐藏扇区中的标量场通常通过五维算符，即 $\phi R^2$、$\phi R^{\mu\nu} R_{\mu\nu}$、$\phi R_{\mu\nu\rho\sigma} R^{\mu\nu\rho\sigma}$、$\phi R_{\mu\nu\rho\sigma} \tilde R^{\mu\nu\rho\sigma}$，与二次曲率耦合，因为若存在比它更重的粒子，这些算符便会产生。我们通过系统性地积掉重粒子推导了这些标量场与二次曲率的耦合。此类耦合具有现象学意义，因为其中某些耦合会诱导标量场衰变为引力子对。我们指出，由于这些算符的压低尺度由重粒子质量而非普朗克尺度给出，标量场的衰变可在高频处产生大量的随机宇宙引力子背景。我们在一些具体模型中计算了所得的引力子能谱。