Light from Cosmic Strings
宇宙弦的时间依赖度规导致了弦和光子之间的有效相互作用--“引力阿哈罗诺夫-玻姆”效应--并导致宇宙弦发光。我们评估了宇宙弦中光子对的辐射，发现尖点、扭结和扭结-扭结碰撞的辐射在弦尺度的所有频率下都具有平坦的光谱。此外，尖点发射光子束，扭结沿曲线发射，并且扭结-扭结碰撞时的发射是在所有方向上。宇宙弦的光发射可以提供一个重要的新的宇宙弦观测信号，这是目前实验所能达到的一系列弦张力。
2010-12-09 astro-ph.CO hep-th
Gravitational smoothing of kinks on cosmic string loops
我们分析了引力反作用对宇宙弦环扭结的影响，这是一个重要的决定因素的形状，从而潜在的可观测性，弦环可能存在于今天的宇宙中。扭结未修圆，但可拉直。这意味着反反应只会导致扭结的环路在其寿命的某个潜在的大部分之后形成尖点。在某些环中，对称性甚至阻止了这一过程，因此环以自相似的方式蒸发，而扭结不变。作为一个例子，我们讨论了矩形Garfinkle-Vachaspati回路上的反作用。
2018-08-29 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational-Wave Stochastic Background from Kinks and Cusps on Cosmic Strings
计算了宇宙弦环上的扭结对引力波随机背景的贡献，发现扭结对引力波随机背景的贡献与尖点的贡献是同量级的。讨论了扭结和尖点对当前和计划中的引力波探测器，以及对大爆炸核合成（BBN）、宇宙微波背景（CMB）、和脉冲星时间限制。与尖点的情况一样，我们发现来自干涉测量引力波探测器（例如LIGO）的当前数据对宇宙弦模型的参数空间区域敏感，该模型与脉冲星、BBN和CMB边界的参数空间区域互补。
2010-04-14 astro-ph.CO hep-th
Improved calculation of the gravitational wave spectrum from kinks on infinite cosmic strings
引力波观测为寻找宇宙弦提供了独特的机会。引力波最强的来源之一是宇宙弦的不连续性，称为扭结，它产生于交叉点。我们知道无限长弦上的扭结会产生频率范围很广的引力波背景。本文通过数值求解扭结尖锐度分布函数的演化方程，计算了引力波背景谱。我们发现，小锐度扭结的数量大于在以前的工作中使用的分析估计，这使得光谱形状的差异。我们的数值方法也有助于避免使用解析近似，并使我们能够为未来的引力波实验的频谱振幅作出更精确的预测。
2016-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave background from kink-kink collisions on infinite cosmic strings
我们计算了无限宇宙弦上扭结-扭结碰撞产生的随机引力波（GW）背景的功率谱。宇宙弦网络中的交叉点不断产生扭结，通过它们在弯曲弦上的传播以及它们的碰撞发出GW爆发。首先，我们表明，从扭结扭结碰撞的GW背景是远远大于一个从传播扭结在高频率，因为更高的事件率。然后，我们提出了一种方法来考虑GW发射的弦网络的能量损失，以及由于GW的逆反应的扭结数的减少。我们发现，即使这些影响降低了GW背景的振幅，我们可以得到一个约束上的弦张力$Gμ\lesssim 2 \times 10^{-7}$使用当前的上限GW背景的Advanced-LIGO，这是竞争力的约束从尖弦环。
2019-12-26 astro-ph.CO
Kinks and small-scale structure on cosmic strings
我们讨论宇宙弦的小尺度结构的一些迄今令人困惑的特征。我们认为，扭结起着关键作用，一个重要的量来研究是他们的锐度分布。特别地，我们建议，对于非常小的尺度，弦切向量的两点关联函数随着分离而线性变化，而不是像Polchinski和Rocha [Phys. Rev. D 74，083504（2006）]所提出的那样作为分数幂。然而，我们的结果与他们的结果是一致的，因为随着进化的进行，这种线性适用的尺度范围会缩小。
2009-11-26 astro-ph.CO hep-th
Radio Broadcasts from Superconducting Strings
超导宇宙弦可以给出瞬态电磁信号，我们认为这在射频中最为明显。我们研究了超导弦上尖点、扭结和扭结-扭结碰撞产生的三种不同类型的射电爆发。我们发现，事件率是主导的扭结突发的参数范围内，是观测的兴趣，可以是相当高的（几个一天在1 Jy通量）的一组典型的参数。在没有事件的情况下，寻找无线电瞬变可以对超导宇宙弦施加严格的限制。
2012-05-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational back reaction on piecewise linear cosmic string loops
我们计算了分段线性宇宙弦环的度规和仿射连接，以及四段直线的Garfinkle-Vachaspati环的引力反作用效应。正如预期的那样，反作用减小了环的大小，与进入引力波的能量一致。“方形”（最大对称）环在不改变形状的情况下蒸发，但对于此类中的所有其他环，扭结变得不那么尖锐，扭结之间的段变得弯曲。如果线圈接近正方形，它将在其扭结发生显著变化之前蒸发，如果线圈远离正方形，扭结的打开比线圈的蒸发快得多。
2016-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave spectrum from kinks on infinite cosmic superstrings with Y-junctions
我们计算了无限宇宙超弦上扭结传播和扭结-扭结碰撞的引力波（GW）背景谱。我们考虑到宇宙超弦网络的两个特点：一个小的重联概率和Y结。首先，小的重联几率增加了视界内无限长弦的数量，增强了扭结的产生，从而导致GW背景的较大幅度。第二，一个扭结通过一个Y形结转化为三个子扭结。这样，Y结的存在也增加了宇宙超弦上的扭结数。然而，在同一时间，它平滑了尖锐的扭结迅速和减少尖锐的扭结的数量，这是负责强GW爆发的排放。通过考虑上述两种效应，我们计算了扭结的数量分布作为锐度的函数，并将其转化为GW背景光谱的振幅。我们首先研究了弦网络具有相等弦张力的情况，发现Y结对扭结尖锐度的平滑作用通过一个小的重联概率而超过了对扭结数的增强作用，并且GW振幅比普通宇宙弦的情况要小。另一方面，对于非相等的弦张力，我们发现存在一个参数空间，其中GW振幅通过小的重连概率的影响而略微增强。
2020-01-05 astro-ph.CO
Cosmic Strings as Emitters of Extremely High Energy Neutrinos
我们研究了宇宙弦扭结产生的大质量粒子辐射，以及它在极高能量中微子中的可观测性。特别是，我们认为发射模-弱耦合标量粒子超对称理论预测-从宇宙弦环的扭结。由于扭结在弦上以光速运动，模以大的洛伦兹因子发射，并最终通过强子级联衰变成许多π介子和中微子。产生的中微子通量具有能量$E \gtrsim 10^{11} \rm{GeV}$，并受到振荡和吸收（共振和非共振）的影响。在即将到来的中微子望远镜，如JEM-EUSO，射电望远镜LOFAR和SKA，可以观察到一系列的弦张力值，质量和耦合常数的模量。
2012-06-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Microwave Background anisotropies generated by cosmic strings with small-scale structure
本研究扩展了 Unconnected Segment Model 并结合 CMBACT 计算发现，扭折通过产生物质涡旋运动显著增加了矢量模各向异性，从而增强了宇宙弦网络产生的 CMB 温度和偏振角功率谱。
2023-03-17 astro-ph.CO
Nonlinear gravitational-wave memory from cusps and kinks on cosmic strings
非线性记忆效应是广义相对论（GR）的一个令人着迷的预测，其中振荡的引力波（GW）信号通常伴随着单调增加的应变，该应变在信号通过后很长时间内仍然存在于检测器中。这种效应提供了一个独特的机会来测试GR的动态和非线性制度。在这篇文章中，我们计算的非线性记忆信号与GW爆发的尖点和扭结宇宙弦环，这是一个重要的目标，目前和未来的GW观测。我们从尖点和扭结获得GW存储器的分析波形，并使用这些来计算“存储器的存储器”和其他高阶存储器效应。这些都是第一个记忆观测计算的宇宙学源的GW，与以前的文献几乎完全集中在天体物理学的来源。令人惊讶的是，我们发现，尖点GW信号发散足够大的循环，并认为这种分歧的最合理的解释是在弱场治疗GW发射的尖点故障。这表明以前被忽视的强引力效应在尖点附近一定起着重要作用，尽管它们治愈发散的确切机制目前还不清楚。我们表明，一种可能的解决方案是这些尖点崩溃，形成原始的黑洞（PBH）的扭结记忆信号不发散，在协议的事实，扭结没有预测形成PBH。最后，我们调查的前景，从尖点和扭结GW天文台检测记忆。我们发现，在尖点记忆发散被治愈的PBH形成的情况下，记忆信号被强烈抑制，不太可能被检测到。然而，尖点发散的替代解决方案原则上可能会导致更有利的观测前景。
2021-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Superconducting cosmic strings as sources of cosmological fast radio bursts
本文计算了三种结构的超导宇宙弦的射电爆发信号。在考虑了散射和相对论效应等观测因素的基础上，利用超导弦的理论参数$Gμ$和$\mathcal{I}$，导出了射电暴的事件率与红移的关系。我们的分析表明，尖点和扭结可能有显着的贡献的事件率，在大多数情况下尖点将占主导地位的贡献，而扭结扭结碰撞往往有次要影响。通过用快速射电暴的归一化数据拟合理论预言，我们首次对超导弦的参数空间进行了约束，并报道了$Gμ\sim [10^{-14}, 10^{-12}]$和$\mathcal{I} \sim [10^{-1}, 10^{2}] ~ \rm{GeV}$的参数空间与观测值的拟合情况，尽管由于观测数据的缺乏，统计意义不大。此外，我们得到了两种类型的最佳拟合，一个是由尖点与红移$z = 1.3$为主，和其他主导的扭结的范围内的最大事件率。
2017-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Aharonov-Bohm Radiation
在真空中振荡的螺线管由于Aharonov-Bohm（AB）相互作用而成对产生带电粒子。计算了带电标量粒子的辐射方向图和辐射功率。我们扩展的螺线管分析宇宙弦，并发现从尖点和扭结环增强辐射。我们认为，通过类比的电磁AB相互作用，宇宙弦应该发射光子，由于引力AB相互作用的领域在圆锥时空的宇宙弦。我们计算的发射从一个扭结，并发现它是类似的顺序，从一个尖点发射，但扭结是远远多于尖点，并可能提供一个更有趣的观测签名。
2010-01-25 astro-ph.CO cond-mat.other gr-qc
Stochastic gravitational waves from cosmic string loops in scaling
如果宇宙弦是在早期宇宙中形成的，它们的相关环在整个宇宙历史中发射引力波，并在所有频率上贡献于随机的引力波背景。我们提供了一个新的估计的随机引力波频谱考虑一个现实的宇宙循环分布，在缩放，因为它可以推断从南部-后藤数值模拟。我们的结果考虑了迄今为止忽略的各种影响。我们包括两个引力波发射和回反应的影响上的环分布，并表明，他们产生两个不同的功能的频谱。关于弦的微观结构，除了尖点和扭结的存在下，我们表明，由扭结碰撞产生的引力波爆发可能占主导地位的摆动弦的信号，这种情况可能是有利的，在最近的数值模拟。鉴于这些新的结果，我们提出了四个原型方案，剩余的理论不确定性的范围内，我们推导出相应的信号，并估计由LIGO和欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）观测的弦张力的约束。在95%的置信度下，这些方案中约束较少的方案显示出弦线张力GU < 7.2 x 10^{-11}。每次振荡携带两个尖点的平滑回路验证了两西格玛界限GU < 1.0 x 10^{-11}，而所有场景中最受约束的描述了非常弯曲的回路，并在95%的置信度下满足GU < 6.7 x 10^{-14}。
2018-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shape of Cosmic String Loops
复杂的宇宙弦环会碎裂，直到它们达到简单的、不相交的（“稳定”）构型。通过大量的数值研究，我们表征这些吸引子环的形状，包括它们的长度，速度，扭结，和尖点分布。我们发现，一个包含M个谐波模的初始环平均会分裂成3M个稳定环。这些稳定的环近似描述的退化扭结环，这是平面和矩形，独立于初始环上的模式的数量。这是证实了一个稳定的家庭的扰动退化扭结回路的分析建设。平均稳定的循环也被发现有40%的机会包含一个尖点。我们研究了不同长度的稳定回路的性质，发现只有轻微的变化。最后，我们开发了一个新的解析格式来显式求解弦约束方程。
2010-12-07 astro-ph.CO cond-mat.str-el hep-ph
Detection of Low Tension Cosmic Superstrings
弦论的宇宙超弦不同于场论的常规宇宙弦。我们回顾了宏观弦环的物理和宇宙学性质如何影响实验搜索这些文物从时代的通货膨胀。宇宙超弦的平均密度很容易超过具有相同张力的常规宇宙弦两个或更多数量级。剩余超弦圈的宇宙学行为在性质上是不同的，因为在弦论的通量紧致化中，弦张力指数地小于弦尺度。低张力的超弦环寿命更长，经历更少的反冲（引力辐射发射的火箭效应），并且倾向于像星系中的暗物质一样聚集。相对于宇宙中坍缩结构的宇宙学平均值，成团增强了弦环密度。太阳位置的增强是$\sim 10^5$。我们开发了一个模型封装的领先阶弦论影响，目前的理解弦网络环的生产和宇宙学结构的形成的影响，适用于预测检测超弦环通过光学微透镜，引力波爆发和快速射电暴。我们通过LIGO和LISA样实验评估了尖点和扭结的爆发检测率。聚类占主导地位的速率为$G μ< 10^{-11.9}$（LIGO尖），$G μ<10^{-11.2}$（LISA尖），$G μ< 10^{-10.6}$（LISA扭结），我们预测实验可访问的引力波爆发$G μ>10^{-14.2}$（LIGO尖），$G μ>10^{-15}$（LISA尖）和$G μ>10^{- 14.1}$（LISA扭结）。
2018-02-05 astro-ph.CO hep-th
Numerical gravitational backreaction on cosmic string loops from simulation
Wentworth Institute of Technology（温特沃斯理工学院）；Tufts University（塔夫茨大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克地区大学）；Peddie School（佩迪学校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Acton-Boxborough Regional High School（阿克顿-博克斯波罗区域高中）
本研究通过数值模拟分析宇宙弦圈的引力反作用，发现其能平滑小尺度结构、引发轻微自相交，且扭折变圆形成的尖点对引力波辐射贡献微弱，为理解自然中的弦圈提供参考。
2025-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Semi-scaling cosmic strings
我们建立了一个考虑标度环和非标度环反作用的弦动力学模型。弦网络的演化由相干段和扭结的分布函数描述。我们推导出两个非线性方程，这两个分布的演变，并解决他们的后期时间的限制解析。我们还表明，关联函数是一个指数，并解决了相应的标度环谱的动力学。
2010-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Particle emission and gravitational radiation from cosmic strings: observational constraints
我们考虑粒子发射和引力辐射从宇宙弦环，以确定其对环的分布和观测签名的字符串。粒子发射的影响是循环的数量密度不再缩放。这导致在随机引力波背景上的高频截止，但我们表明，预期的截止是在当前和计划的探测器的范围之外。弦环的粒子发射也会产生一个弥散的伽马射线背景，它对环上的扭结和尖点的存在很敏感。然而，对于扭结和尖点，并且在对粒子物理相互作用进行温和假设的情况下，当前的漫射伽马射线背景观测并不能约束$Gμ$。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
A Signature of Cosmic Strings Wakes in the CMB Polarization
我们计算了宇宙微波背景（CMB）极化中的宇宙弦信号。我们发现，电离后的尾流移动字符串引起额外的极化在一组矩形补丁在天空中的长度分布是标度不变的。单个补丁的长度由弦扰动CMB时的共同移动的哈勃半径决定。的偏振信号是最大的字符串唤醒产生在最早的后重组时间，并为对齐，其中光子穿过唤醒接近的时间创建的唤醒。相对于温度四极的极化的最大幅度由尾流内部的自由电子的过密度设置，其取决于尾流内部的电离分数$f$。对于高红移（接近复合）的弦和由$G μ= 10^{-7}$给出的弦张力$μ$，信号可以高达$0.06 {\rm μK}$的度标偏振。
2010-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Radiation Power Spectrum of Garfinkle-Vachaspati Cosmic String Loops
本文研究 Garfinkle-Vachaspati 宇宙弦环的引力辐射功率谱，发现其按 n^{-2} ln n 缩放而非预期的 n^{-2}，并探讨了环衰变对背景辐射的影响。
2024-12-16 astro-ph.CO gr-qc
Angular Power Spectrum of B-mode Polarization from Cosmic String Wakes
在宇宙学扰动理论中，宇宙弦尾流在首阶产生直接的B模偏振，正如在以前的出版物\cite{BDH}中在单弦尾流的情况下所计算的那样。在这里，我们计算的角度功率谱的B模式偏振从缩放分布的字符串唤醒。我们发现，进入计算功率谱的平均呈现的信号，这是独特的位置空间地图，太小的幅度是检测到的第一代B-模式调查。此外，光谱形状类似于引力透镜，使得从角功率谱中检测宇宙弦信号变得更加困难。因此，一个更有前途的方法来约束宇宙弦使用B模式偏振是通过分析位置空间地图使用新的算法，如坎尼算法。
2013-08-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signal of Cosmic Strings in Cross-Correlation of 21-cm Redshift and CMB Polarization Maps
本研究探索再电离前宇宙弦尾迹在21厘米红移与B模式CMB极化图互相关中的信号，提出用匹配滤波提取非高斯特征，证实可在LCDM高斯背景中检测到张力略低于当前上限的宇宙弦信号。
2022-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic string loop shapes
我们分析了在大规模模拟膨胀宇宙弦网络中发现的宇宙弦环的形状。模拟不包括引力反作用，但我们通过使用洛伦兹卷积平滑环路来模拟该过程。我们发现，在形成环一般由直段扭结分开。在整个环的尺度上，我们没有看到尖点或任何尖点样的结构，尽管我们确实看到了弦的非常小的区域，它们随着大的洛伦兹助推而运动。然而，弦的平滑几乎总是在每个环上引入两个尖点。平滑过程不会导致平滑之前处于非自相交轨迹中的回路的任何显著碎片化。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-th
Gravitational waves from low-scale cosmic strings without scaling
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli宇宙起源与演化研究集成机构（WPI），UTIAS）
本文研究非标度演化宇宙弦模型中粒子衰变对引力波谱的影响，给出截断频率存在的解析条件及表达式，并通过数值谱验证，发现与标度模型结果在大部分参数空间一致。
2025-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
String Necklaces and Primordial Black Holes from Type IIB Strings
我们考虑IIB型弦论中的静态宇宙弦环模型，其中弦在内部空间中包裹着圈。弦不是拓扑稳定的，然而，存在一个提升的潜在陷阱的绕组引起扭结cycloops。我们发现，PBH的形成发生在早期的一个小窗口，而在晚些时候，我们观察到形成的暗物质遗迹的标度制度。这与先前基于场论模型的预测形成鲜明对比。我们还考虑了PBH对宇宙质量密度的贡献，并利用实验数据对弦论参数施加了限制。
2010-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Predicted Constraints on Cosmic String Tension from Planck and Future CMB Polarization Measurements
我们执行一个Fisher矩阵计算的预测不确定性的估计宇宙弦张力GMU从即将到来的观测数据（即，宇宙微波背景功率谱从普朗克卫星和理想化的未来极化实验）。我们采用的模拟比文献中常用的其他模拟更一般，留下弦的平均速度、弦网络的相关长度和“摆动”（它将弦上的小尺度结构参数化）作为可以观测到的自由参数。在一个新的程序StringFast中，我们实现了一种有效计算由字符串网络引起的C_1谱的方法，它的速度足够快，可以用于未来数据的马尔可夫链蒙特卡罗分析。在字符串参数保持自由的情况下执行计算会导致对Gmu的投影约束大于通过先验地固定其值所获得的约束，通常是约2-7倍。我们还发现，如果Gmu等于目前观测的最大值，普朗克将能够作出一个有信心的弦检测。然而，如果Gmu是两个数量级小，即使是一个完美的，无透镜测量偏振功率谱将无法检测到一个非零弦张力在优于2西格玛的信心。
2011-08-19 astro-ph.CO
