暗维度中5D旋转原始黑洞的次级引力波信号

我们研究了5维旋转原始黑洞（PBHs）作为暗物质候选者的可能性，其背后是受Swampland Program 启发的Dark Dimension（DD）场景。在该框架中，微尺度的额外维度抑制了Hawking蒸发，使得初始质量 $M \gtrsim 10^{10}~\mathrm{g}$ 的PBHs能够存活至今。此外，记忆负担效应——即由 $S^{-p}$ 表示的量子引力对蒸发速率的抑制——显著延长了PBHs的寿命并扩大了允许的参数空间。我们计算了5D旋转PBHs的蒸发动力学，推导了 $p=2$ 时的增强寿命，并确定了暗物质窗口 $10^{10}~\mathrm{g} \lesssim M \lesssim 10^{21}~\mathrm{g}$。负责PBH形成的曲率扰动也通过二阶标量诱导效应产生随机引力波背景。假设初始功率谱为对数正态分布（$\sigma=1$，$f_{\mathrm{PBH}}=1$），我们计算了Dark Dimension窗口范围内的当今能量密度 $\Omega_{\mathrm{GW}}h^2$。预测的信号频率范围为nHz至Hz，位于LISA和DECIGO/BBO灵敏度范围内，同时与当前CMB光谱失真限制相容。Fisher预测显示，未来的观测站点能够以百分点精度约束PBH质量、暗物质比例、谱宽和记忆负担指数。对预测引力波背景的检测将同时提供微米尺度额外维度、PBH暗物质以及记忆负担效应的证据，为对量子引力和额外维度物理的决定性检验提供可能性。