Post-inflationary thermal histories and the refractive index of relic gravitons
我们研究了后暴胀热历史对宇宙引力子谱的影响，这种影响是由折射率的暴胀变化引起的。根据频带的不同，光谱能量分布可以是温和的红色，蓝色甚至紫色。参数空间的很大一部分导致在声频范围（由先进一代地面干涉仪探测）和兆赫波段（星载探测器可在未来几十年内投入使用）中产生潜在的相关信号。阐明了共形相关坐标系中折射率的描述。
2018-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons from stiff curvature perturbations
当等离子体由刚性流体主导时，重新进入哈勃半径的张量模式导致光谱能量密度，其蓝色斜率取决于总的后暴胀声速。然而，这个结果得到了修正的第二（规范相关）项来自曲率不均匀性，重新进入所有沿同一阶段的膨胀。与一阶结果相比，次级贡献在声视界内总是被抑制的，因此它对残余引力子总谱能量密度的影响在唯象意义上可以忽略不计。它还建议，有效的各向异性应力的曲率不均匀性，可以得到从二阶作用的曲率不均匀性关于背景度量的函数导数。
2020-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spurious gauge-invariance of higher-order contributions to the spectral energy density of the relic gravitons
与几何张量模相关的能量密度改变曲率扰动的演化方式相同，标量模也可能通过诱导仅表面规范不变的高阶修正来间接影响残余引力子的宇宙背景。当在不同的坐标系中计算的有效各向异性应力被初步表示为仅取决于定义在同动正交超曲面上的曲率不均匀性及其相应的时间导数的形式时，这种虚假的规范不变性变得明显。使用这种观察，我们证明了在一般条件下，高阶的贡献来自不同的坐标系一致时，波长小于定义的曲率不均匀性的演变的声音地平线，但他们导致急剧不同的结果在相反的限制。当残余引力子的能量密度是由相互竞争的能量-动量赝张量导出时，也会出现类似的缺点，在相关的唯象讨论中应该始终考虑到这一点。
2020-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial backgrounds of relic gravitons
频率范围在aHz波段和GHz区域之间的残余引力子的扩散背景编码了关于等离子体原始演化和关于电弱时代之前的引力基础理论的最终信息。虽然微波背景辐射的温度和偏振各向异性探测引力子光谱的低频尾部，但在下一个20年期间，脉冲星定时阵列和宽带干涉仪（地面和希望是星载的）将探索一个更大的频率窗口，包括nHz域和音频波段。本文从粒子物理、宇宙学和天体物理学的交叉学科的角度，对遗留引力子的重要理论问题进行了评述。
2020-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stimulated emission of relic gravitons and their super-Poissonian statistics
从真空中产生的残余引力子的二阶相干度是超泊松的，并且大于由玻色-爱因斯坦分布表征的混沌源的情况。如果初始状态没有最小化张量哈密顿量，并且具有小于其平均多重数的色散，则总体统计量定义为亚泊松。根据亚泊松初始状态的性质，由受激发射产生的量子的二阶相干的最终程度可能会减小（甚至可能低于混沌源的特征值），但它总是保持大于1（即超泊松）。当初始统计是泊松分布时（如相干态或泊松分布加权的混合态），产生的引力子的二阶相干度仍然是超泊松分布。尽管哈勃半径内的残余引力子的量子起源可以通过观察相应的汉伯里布朗-特维斯关联来有效地消除歧义，但由不同初始状态引起的最终分布保持了它们的超泊松性质，不能改变。
2019-03-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quantum amplification, relic gravitons and Landauer's conjecture
本文证明量子放大过程中热流会限制冯·诺依曼熵的增长，并将该界限应用于遗迹引力子，从而约束初始热引力子数量和暴胀总持续时间。
2024-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The refractive index of relic gravitons
动态演化的折射率的张量模式的几何形状产生一个特定的类的功率谱，其特征在于一个蓝色的（即略有增加）的斜率，这是直接确定的竞争的慢滚参数和折射率的变化率。在暴胀和后暴胀演化的整个常规阶段，微波背景各向异性测量、脉冲星定时限制和大爆炸核合成约束对折射率及其变化率设定了严格的界限。在参数空间的物理允许区域内，遗迹引力子的宇宙背景导致地面探测器（在其高级版本中）和拟议的星载干涉仪的潜在大信号。相反，缺乏对信号的直接检测将在折射率的动态变化上设定定性的新界限。
2015-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The refractive index of the relic gravitons and the nHz band
如果残余引力子的折射率在暴胀演化的常规阶段增加，那么光谱能量密度在fHz以上的中频是蓝色的，然后在典型地小于mHz的拐点之后消失。我们在这里调查的条件，导致一个足够大的频谱能量密度在nHz范围内，一些奇特的签名与脉冲星定时阵列观察到最近已归因于宇宙引力子。如果这些潜在的证据与最近的边界相结合，提供了宽带干涉仪在音频范围（即几赫兹和kHz之间）的参数空间的允许区域是兼容的确定，也与所有其他的约束与背景的遗迹引力子在膨胀过程中产生的。目前的分析表明，脉冲星定时阵列是敏感的暴胀演化的早期阶段的折射率的演变。这种对初步经验证据的物理解释与其他观点是不同的，因为高频归一化、蓝色光谱指数和张量与标量之比不能独立地分配，而是都与膝关节的频率有关，膝关节的频率最终由折射率的演变速率和慢滚校正之间的竞争决定。
2021-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons at intermediate frequencies and the expansion history of the Universe
宇宙的早期膨胀历史受到最近宇宙引力子在音频波段的极限和nHz域的证据的限制。最简单的情况是，在暴胀结束和轻核形成之间，演化由一个以比辐射快或慢的速度膨胀的单相组成。相反，如果有多个后暴胀阶段以不同的速率演化，频谱能量密度总是低于脉冲星定时阵列在中频可能归因于残余引力子的信号，但最终会发展出局部最大值。在考察了进一步的补充可能性（如在低尺度下暴胀的第二阶段的存在）之后，我们分析了有效膨胀率的早期修改，并认为如果在常规暴胀时期遗留引力子的折射率增加，则光谱能量密度在fHz以上是蓝色的，然后在$μ$ Hz区域中消失。在这种情况下，该信号与未经证实的nHz观测结果、宽带干涉仪的最新限制以及通常对暴胀期间产生的残余引力子背景施加的进一步约束是相容的。
2022-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Vacuum and Gravitons of Relic Gravitational Waves, and Regularization of Spectrum and Energy-Momentum Tensor
遗迹引力波（RGW）频谱中存在高频发散，需要消除。我们提出了一个系统的研究的问题，基于确切的RGW解决方案，涵盖了五个阶段，从通货膨胀到加速，每一个都是一个幂律扩展。我们发现，目前的RGW由真空主导的$f>10^{11}$ Hz和引力子主导的$f<10^{11}$ Hz，分别。引力子是由四种宇宙跃迁产生的，主要是由暴胀-再加热跃迁产生的。我们进行绝热正则化，以消除真空发散在三个计划：目前，在年底的膨胀，并在地平线出口，第2绝热阶的频谱，和第4阶的能量密度和压力。在第一个方案中，需要一个截止来消除引力子发散。我们发现，所有这三个方案产生的光谱相似的配置文件，和原始的频谱定义在视界以外的通货膨胀期间几乎不受影响。我们还正则化规范不变扰动暴胀子和标量曲率扰动的最后两个方案，并发现标量谱，张量标量比，和一致性关系保持不变。
2016-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic background of relic gravitons in a bouncing quantum cosmological model
本文计算了在跳跃宇宙中产生的残余引力子的随机背景谱和振幅。该模型的物质内容由尘埃和辐射流体组成，当宇宙在收缩阶段接近经典奇点时，由于量子宇宙学效应而发生反弹。由此产生的振幅非常小，目前和不久的将来任何引力波探测器都无法观测到。因此，就像在ekpyrotic模型中一样，对这些残余引力子的任何观测都将排除这种类型的量子宇宙学反弹模型。
2012-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Might the radiation era extend back to the Big Bang? On dark matter production and the relic graviton background in quadratic gravity
Higgs Centre for Theoretical Physics（希格斯理论物理中心）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀米特理论物理研究所）
本文在二次引力框架下重新审视辐射纪元回溯至大爆炸的后果，发现暗物质质量与引力子耦合系数的新关系，并提出暗物质引力产生机制，同时指出遗迹引力子背景可约束理论参数。
2026-09-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons and non-stationary processes
针对遗迹引力子弥漫背景时间上非均匀的关联特性，研究指出平稳过程描述不准确，采用谱能量密度完整表达式可抑制大尺度振荡，维纳-辛钦定理的谱振幅不适用于一致描述，选谱能量密度为关键变量可抹平振荡。
2024-11-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons and high-frequency detectors
本研究指出当前基于音频段灵敏度设定的高频遗迹引力子探测要求过于宽松，结合多源约束明确了更高的灵敏度要求，并提出高频Hanbury-Brown Twiss干涉探测器对研究遗迹引力子的量子特性与二阶关联效应至关重要。
2023-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Flat spectra of cosmic gravitons in the nHz and audio bands
残余引力子的谱通常在低频域中归一化，在低频域中，一致性范式的信号预计会达到峰值，这就是为什么它们对微波背景的温度和偏振各向异性的贡献仅由张量与标量之比描述。如果一致性关系被破坏，同样的策略是通过引入张量谱指数作为进一步的独立参数。当频谱能量密度的主要分量分布在比aHz大得多的频率上时，这种传统方法背后的逻辑就不那么令人信服了。改进的音频频带和当前的数据从脉冲星定时阵列在nHz区域的边界激发一个新的策略的绝对归一化的宇宙背景的遗迹引力子。在介绍了一个一般的四维作用量的遗迹引力子的分析的新方法的情况下，传统的和非传统的暴胀模型进行说明。
2022-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons and pulsar timing arrays: a theoretical viewpoint
本文从理论上分析遗迹引力子谱在nHz频段的可能成因，检验暴胀后膨胀率修正、有效折射率导致的修正出视界及曲率增加阶段，并说明其与脉冲星计时阵列信号的相容性。
2024-01-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic backgrounds of relic gravitons and their absolute normalization
在不违反一致性关系的前提下，最近的Bicep 2观测确定了暴胀过程中产生的宇宙引力子背景的绝对归一化、谱斜率和最大频率。由此计算从最低频率（当前哈勃速率的量级）到GHz区域中的最高频率范围的适当归一化的光谱。偏离传统的范式不能被排除在外，并允许不同的物理可能性，包括检查，特别是，运行的张量谱指数，明确打破的一致性关系和尖峰的频谱的高频尾部要么从后通货膨胀阶段为主的刚性流体的瀑布场的贡献在混合通货膨胀的情况下。在低频直接确定张量标量比，如果通过即将到来的观测得到证实，也将影响和限制高频的不确定性。来自宽带干涉仪（如Ligo/Virgo，Lisa和Bbo/Decigo）的宇宙引力子背景的限制，以及对低频张量B模偏振的更准确的审查，将直接限制后暴胀演化和其他非常规的标准知识的完成。
2014-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Conversion of relic gravitational waves into photons in cosmological magnetic fields
讨论了引力波到电磁辐射的转换。计算了在复合时期和随后的宇宙学阶段中，在宇宙学背景磁场存在下引力子转变为光子的几率。产生的电磁辐射集中在光谱的X射线部分。研究表明，如果宇宙在大爆炸核合成（BBN）之前是由原初黑洞（PBH）主导的，那么PBH发射的残余引力子将在宇宙磁场中转化为光子，从而转化为几乎各向同性的电磁辐射背景.这种河外辐射可能是宇宙X射线背景的显著甚至主要成分。
2012-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantumness of relic gravitons
本研究基于遗迹引力子的纠缠态特性推导出其能谱最大频率的太赫兹绝对上限，建立了对应探测器的最小啁啾振幅约束，揭示了引力子的宏观非经典量子性，并指出兆赫兹至太赫兹频段的引力子探测或可成为引力场宏观量子态的直接证据。
2024-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effective anisotropic stresses of the relic gravitons
由几何的标量模式引起的有效各向异性应力依赖于坐标系，使得竞争结果的比较最终由每个特定规范中的关键变量的演变来确定。在争论这个问题的唯一合理的物理坐标系是规范自由度完全固定的（如纵向和均匀曲率计），我们提出了一种新的规范不变的策略，规范相关的结果进行比较。而不是采用一个给定的坐标系的关键变量，有效的各向异性应力表示的重力正常模式的等离子体和他们的共形时间导数。新的方法是明确的规范不变的，当正常模式的波长是短或大于声音的地平线，各向异性应力的物理极限的确定，而不依赖于特定的细节的背景演变。在标量各向异性应力和非绝热压力波动同时存在的一般情况下，所提出的策略的相关性进行了讨论。最后，我们认为，各向异性应力可以最有效地从二阶有效的曲率不均匀性的行动。
2020-07-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the Gravitational Wave Speed in the Early Universe via Gravitational Cherenkov Radiation
本文研究早期宇宙修正引力中原初等离子体通过引力切伦科夫辐射产生遗迹引力波背景的机制，并结合大爆炸核合成约束推导出对早期引力波速度的限制。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ultra-high frequency spikes of relic gravitons
本文研究遗迹引力子在THz频段的超高频尖峰，利用联系晚期谱与暴胀模式函数的转移矩阵评估近似方法，并推导暴胀后膨胀率界限及其未来机电探测可能性。
2025-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation, space-borne interferometers and the expansion history of the Universe
根据常识，即使假设星载探测器的灵敏度是最乐观的，在几兆赫到几赫兹之间，暴胀引力子的光谱能量密度也可以安全地忽略不计。在这个分析中，我们表明，如果在核合成之前，后暴胀演化包括一系列比辐射膨胀更快或更慢的阶段，这个结论是回避。因此，与传统的知识相反，它表明，低于一个分数的Hz的频谱能量密度的遗迹引力子可能超过（甚至八个数量级）的假设下获得的信号辐射主导整个膨胀历史之前，轻核的形成。由于光谱的斜率和振幅特别反映了暴胀动力学和随后的减速演化，因此有可能将残余引力子的贡献与其他（晚期）引力辐射爆发相关联，例如，与TeV尺度下假定的强烈一级相变相关联。因此，在兆赫范围内对残余引力子的光谱能量密度的任何限制同时限制了暴胀后的膨胀历史和暴胀的初始数据。
2022-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Invisible gravitons and large-scale magnetism
Department of Physics, CERN（CERN 物理系）；INFN, Section of Milan-Bicocca（米兰比可卡 INFN 分部）
该研究探讨了引力子在大尺度磁性作用下被抑制，以及不同频段对宇宙膨胀率和张量到标量比的影响。
2025-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The challenge of ruling out inflation via the primordial graviton background
最近围绕通货膨胀范式的可检验性的争论提出了一个问题，即如何独立地将其与竞争情景区分开来。我们认为，宇宙引力子背景（CGB）的检测，引力子周围的普朗克时间去耦的遗迹辐射，将排除通货膨胀的范式，因为现实的通货膨胀模型将稀释CGB到一个不可观测的水平。CGB对相对论性物质有效数$ΔN_{{\rm eff},g} \approx 0.054$的贡献，完全在下一代宇宙学探测器的范围之内。我们认为，探测与CGB相关的高频随机引力波背景将是具有挑战性的，但可能是可行的。我们简要地讨论了通货膨胀的替代方案内的预期，重点是反弹宇宙学和紧急情况。
2022-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Graviton to photon conversion in curved space-time and external magnetic field
该研究在弯曲时空及外部磁场中推导引力波与电磁波耦合方程组，数值求解表明星系际磁场中的引力波-光子转换对遗迹引力波振幅和频谱影响甚微。
2023-12-26 astro-ph.CO gr-qc
Mixing of gravitons with photons in primordial magnetic fields
本文讨论在大尺度宇宙磁场中残余引力子向光子的转换。结果表明，转换概率是相当大的后复合时期与相当大的密度形成的光子。产生的电磁辐射对宇宙河外背景光有很大贡献，甚至可以解释宇宙X射线背景过剩。
2013-07-30 astro-ph.CO gr-qc
The propagating speed of relic gravitational waves and their refractive index during inflation
如果张量模的折射率在传统的暴胀膨胀阶段增加，则残余引力子谱向高频倾斜。两个明显不同的参数化的这种效果被证明是相关的四维度量通过一个共形因子，涉及折射率本身的重新缩放。在MHz区域中具有最大值的非单调光谱对应于在膨胀结束之前终止的折射率的有限变化。在探索了一个通用的方法，包括到目前为止提出的，我们估计所需的灵敏度预测的引力辐射的直接检测，并证明了允许的参数空间的区域范围内的一些计划探测器操作的音频波段（如Ligo/处女座和卡格拉）或在兆赫波段（如丽莎，BBO和Decigo）。
2018-05-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting relics of a thermal gravitational wave background in the early Universe
如果在通常的暴胀阶段之前有一个辐射主导的时期，那么在早期宇宙中就可以产生热引力波背景。这种背景为研究宇宙的初始状态提供了一种独特的方法。我们讨论了引力子的热谱对宇宙微波背景（CMB）功率谱的影响，以及它可能被CMB观测到。假设暴胀阶段是一个纯粹的de Sitter膨胀，我们发现，如果暴胀的e倍数小于65，这个热谱的信号可以通过普朗克和北极熊实验的观测，或计划中的EPIC实验检测到。如果类通货膨胀阶段是次指数阶段，这个界限甚至可以更宽松。
2009-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High-Frequency Thermal Graviton Remnant from the End of Inflation
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Center for the Cross-disciplinary Research of Space Science and Quantum-technologies (CROSS-Q)（空间科学与量子技术交叉研究中心）；MIIT Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics（工业和信息化部航空航天信息材料与物理重点实验室）
研究暴胀结束时热视界辐射释放的引力子遗迹，预测其峰值在MHz波段，能量密度约10^{-18}，为探测再加热温度和早期宇宙热历史提供新途径。
2026-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
