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用量初引力波检验量子引力

广义相对论与量子宇宙学 2024-12-09 v4 高能物理 - 理论

摘要

我们提出一种可直接检验的暴胀替代方案,其构建于一类享有Weyl不变性的非常一般的紫外完备量子引力理论之中。在后者自发破缺之后,对作用量的对数量子修正使得原初张量谱(来自引力子涨落)与标量谱(来自热涨落)均近似尺度不变。我们预言标量谱指数nsn_{\rm s}仅依赖于两个参数且与观测一致,张量指数nt=1ns>0n_{\rm t} =1-n_{\rm s}>0,并且若理论的基本能标Λ=MPl\Lambda_*=M_{\textrm{Pl}}为普朗克质量量级,则张量-标量比r0.050.01r_{0.05}\approx 0.01可分别由BICEP Array和LiteBIRD在近期或不久的将来探测到,以及一条蓝倾随机引力波背景可由DECIGO在更远的未来观测到。由观测限制r0.05<0.036r_{0.05}<0.036,我们还得到下界Λ>8.5×1010GeV\Lambda_*> 8.5\times 10^{10}\,{\rm GeV},远强于此前该类理论的任何限制。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.07066,
  title  = {Testing quantum gravity with primordial gravitational waves},
  author = {Gianluca Calcagni and Leonardo Modesto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07066},
  year   = {2024}
}

备注

1+42 pages, 2 figures. v2: nature of beta coefficients clarified; v3: expanded version, new introduction and summary of setting, derivation of cosmological spectra moved from companion paper arXiv:2206.06384; v4: new lower bound on energy scale, new clarifications on vector perturbations and quantum-to-classical transition, more references added