超越 kHz 的超高频原初引力波：宇宙弦案例

我们研究了源自原初的引力波背景（GWBs），它们仅在超高频（从千赫兹到 100 吉赫兹）显现，而在 LIGO、爱因斯坦望远镜、宇宙探索者、LISA 或脉冲星计时阵列中不留任何信号。我们专注于由宇宙弦产生的 GWBs，并通过扫描高能标（超过 $10^{10}$ GeV）的粒子物理参数来预测引力波谱。来自局部弦网络的信号很容易达到大爆炸核合成/宇宙微波背景的限制，其在 10 kHz 频段的特征应变高达 $10^{-26}$，为探测 $10^{14}-10^{17}$ GeV 能量范围内的大统一物理提供了前景。相比之下，由于相关重轴子诱导的早期物质时期，轴子弦产生的 GWB 受到抑制（最大特征应变 $\sim 10^{-31}$）。我们估算了假设的未来引力波探测器探测此类 GWB 及相应高能物理过程所需的探测能力。除了对称性破缺能标的信息外，高频谱通过与尖点和折点相关的紫外截断位置编码了弦的微观结构，以及关于弦上摩擦力的潜在信息。另一方面，红外斜率反映了负责弦网络衰变的物理机制。我们讨论了从测量引力波谱的紫外截断重建标量势（特别是标量自耦合）的可能策略。