Cosmic Strings in Hidden Sectors: 2. Cosmological and Astrophysical Signatures
宇宙弦可以出现在具有自发破缺阿贝尔对称群的隐藏扇区模型中。我们在配套的论文中研究了标准模型场与这些所谓的暗弦的耦合。在这里，我们调查的宇宙学和天体物理学观测值，可能与暗弦在我们的宇宙中的存在，重点是低尺度模型，也许TeV。具体来说，我们考虑核合成和CMB光谱失真的约束，我们计算的扩散伽马射线级联光子和宇宙射线的预测通量。对于像TeV那样轻的弦，我们发现这些签名的预测水平远低于当前实验的灵敏度，因此隐藏扇区中的低尺度宇宙弦仍然不受约束。质量尺度在10^（13）GeV到10^（15）GeV之间的较重弦在核合成约束下处于张力状态。
2014-09-24 astro-ph.CO hep-ph
CMB constraints on cosmic strings and superstrings
我们提出了第一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗分析的宇宙学模型与不断发展的宇宙（超）弦网络，使用不连接段模型的不等时间相关形式主义。对于普通的宇宙弦网络，我们导出了Lambda冷暗物质（CDM）与弦网络参数的联合约束，即弦张力Gmu、回路截断效率c_r和弦波动度α。对于宇宙超弦，我们得到了弦的基本张力Gmu_F、弦耦合g_s、自相互作用系数c_s和紧致额外维体积w的联合约束。这是迄今为止对LambdaCDM宇宙学+弦最全面的CMB分析。对于普通的宇宙弦网络，我们对弦张力的最新约束是相对论单位的Gmu<1.1x10^-7，而对于宇宙超弦，我们对基本弦张力的约束是Gmu_F<2.8x10^-8，两者都是使用普朗克2015的温度和极化数据得到的。
2016-05-20 astro-ph.CO hep-th
Detecting Cosmic Gravitational-wave Background from Super-heavy Cosmic Strings with LISA
虽然宇宙弦说不适合于星系形成，但它在宇宙引力波背景的产生方面具有重要意义。本研究旨在开发一种从LISA数据流中提取宇宙弦产生的宇宙引力波背景的算法，并将该算法应用于包含不同强度宇宙弦产生的背景的模拟数据流中，研究该源的探测阈值。对于1年的观测，发现在标准情景下Gμ的探测阈值为3.12 \times 10^-16。在p和ε可调的情况下，参数空间中的可检测区域定义为（Gμ）^2/3 ε^-1/3 / p> 4.6 \times 10-11。
2012-02-16 astro-ph.CO gr-qc
Semianalytic calculation of cosmic microwave background anisotropies from wiggly and superconducting cosmic strings
我们研究了世界片电流的存在如何影响宇宙弦网络的演化，以及它们对这些网络产生的宇宙微波背景（CMB）各向异性的预测的影响。我们提供了一个一般性的描述弦网络的电流和明确调查详细的两个物理动机的例子：摆动和超导宇宙弦网络。通过使用修改后的版本的CMBact代码，我们定量地显示了在这两种情况下的相关网络参数如何影响预测的CMB信号。我们的分析表明，以前的研究高估了摆动弦的各向异性的幅度。对于超导弦，各向异性的幅度取决于目前还不为人所知的参数，但这些参数可以在未来的高分辨率数值模拟中测量。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological effects of decaying cosmic string loops with TeV scale width
在超对称理论中，早期宇宙中产生的宇宙弦通常具有TeV尺度的宽度，而张力要大得多。在一个尺度范围内，无限大的宇宙弦以弦环的形式释放出相当大一部分能量。这些粗弦环通过粒子发射有效地失去了能量，因此它可能对宇宙学观测产生影响。我们详细研究了TeV尺度宽度的弦环的宇宙学意义，并推导出弦的张力约束。对未来的引力波探测器的影响进行了讨论。
2011-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Detecting cosmic string passage through the Earth by consequent global earthquake
宇宙弦通过地球的通道调用的影响进行了调查。宇宙弦引起地球的全球振荡，其振幅和加速度都线性依赖于弦线密度。在宇宙观测所允许的最大线密度范围内，这种振荡甚至对人类来说都是可以感知的，并可能对环境造成严重的破坏。利用精密的加速计，我们可以探测到线密度比宇宙学相关值小十个数量级的弦。
2013-05-29 astro-ph.CO physics.geo-ph
Gravitational wave detection and cosmic string detection with current radio interferometers
作者对这篇论文的初步提交表示歉意。
2010-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmic Rays from Cosmic Strings with Condensates
我们重新审视宇宙弦尖点产生宇宙射线的过程。如果一个标量场（"希格斯“）与弦世界片有线性相互作用，就像弦上有玻色子凝聚体时发生的那样，弦环上的尖点会发射出极高能量的希格斯窄束，然后衰变为超高能宇宙射线通量。当弦标度为$\sim 10^{13}$ GeV时，超高能通量和γ质子比与观测结果一致。扩散的伽马射线和质子通量远低于目前的界限。较轻的弦（\it）和标量的线性相互作用产生了过量的直接和扩散宇宙射线，并被观测所排除，而较重的弦（$\sim 10^{15}$ GeV）则受到它们的引力特征的限制。这为玻色凝聚的宇宙弦的存在留下了一个狭窄的参数空间窗口。
2009-11-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Microwave Background Spectral Distortions from Cosmic String Loops
宇宙弦环包含尖点，尖点通过发射粒子爆发而衰变。释放的能量中有很大一部分以光子的形式存在。这些光子以非热的方式注入，因此会导致宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变。在尖点对引力反作用具有鲁棒性的假设下，我们计算了在红移间隔中作为光子释放的分数能量密度，其中这种非热光子注入导致CMB光谱失真。虽然目前对这种光谱扭曲的限制还不足以限制弦张力，但未来的任务，如PIXIE实验，将能够提供限制，排除$G μ\sim 10^{-15}$和$G μ\sim 10^{-12}$之间的弦张力范围，从而排除产生这种中等尺度宇宙弦的粒子物理模型。
2015-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Strings and Cosmic Superstrings
在这些讲座中，我回顾了宇宙弦和宇宙超弦的现状。我首先在大统一理论的背景下讨论拓扑缺陷，特别是集中在宇宙弦作为规范理论孤子出现。我讨论了宇宙弦和宇宙暴胀之间的和解，我回顾了宇宙弦动力学，宇宙弦热力学和宇宙弦引力，这导致了一些有趣的观测签名。然后，我在受弦论启发的膜世界宇宙学模型的背景下，继续讨论在膜暴胀结束时产生的宇宙超弦的概念。我讨论了宇宙超弦和它们的孤子类似物之间的区别，我回顾了我们目前对宇宙超弦网络演化的理解，然后简要描述了各种观测结果，这可能有助于我们深入了解我们宇宙的弦描述。
2009-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ionization from Cosmic Strings at Cosmic Dawn
宇宙弦产生带电粒子，这些带电粒子通过发射电磁辐射，在黑暗时代部分地吸收中性氢。对宇宙弦引起的中性氢电离分数的修正可能会导致新的观测效应和/或对$Gμ\sim 10^{-16} - 10^{-22}$周围的弦张力的新约束，其原始磁场值在$B_0 \sim 10^{-11}-10^{-9}$高斯范围内。
2019-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Level Crossing Analysis of Cosmic Microwave Background Radiation: A method for detecting cosmic strings
本文研究了极早期宇宙中作为拓扑缺陷的宇宙弦对宇宙微波背景辐射的影响。我们开发的水平交叉分析的方法在著名的Kaiser-Stebbins现象的背景下，探索宇宙弦的签名。我们用WMAP-7给出的最佳拟合参数模拟了一个高斯映射，然后用非相干的、活跃的涨落来模拟宇宙弦效应。为了研究我们的方法检测宇宙弦的张力，$Gμ$的不同值的能力，一个模拟的纯高斯映射进行了比较，包括宇宙弦。通过能级交叉分析，在没有仪器噪声和分辨率为$R=1'$的模拟图中，可以探测到叠加有$Gμ\gtrsim 4\times 10^{-9}$的宇宙弦。在存在预期的仪器噪声的情况下，下限刚好增加到$Gμ\gtrsim 5.8\times 10^{-9}$。
2011-03-01 astro-ph.CO hep-th physics.data-an
CMB Distortions from Damping of Acoustic Waves Produced by Cosmic Strings
研究了宇宙弦对光子重子流体中声波的扩散阻尼，计算了宇宙微波背景的$μ$型和$y$型谱畸变.对于在当前范围内具有张力的宇宙弦，它们对光谱畸变的贡献比原始密度扰动的畸变要小。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
B-mode polarization induced by gravitational waves from kinks on infinite cosmic strings
我们研究了无限宇宙弦上由扭结产生的随机引力波背景对宇宙微波背景各向异性B模功率谱的影响。我们发现，由于扭结的B-模式的偏振是可比的弦网络的运动引起的，因此，从扭结的GW的贡献是很重要的估计B-模式的功率谱起源于宇宙弦。如果宇宙弦的张力μ足够大，Gμ>~ 10^{-8}时，宇宙弦诱导的B模偏振可以在未来的CMB实验中探测到。
2010-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Comparison of cosmic string and superstring models to NANOGrav 12.5-year results
我们比较了几种宇宙弦模型中产生的随机引力波背景谱与NANOGrav最近报道的共谱过程。我们讨论了在计算这样的背景理论的不确定性，并表明，尽管这样的不确定性，宇宙弦仍然是一个很好的解释的潜在信号，但宇宙弦参数的后果取决于模型。超弦也可以解释信号，但只能在一个受限的参数空间中，在那里它们的网络行为实际上与普通宇宙弦的网络行为相同。
2021-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Strings in Hidden Sectors: 1. Radiation of Standard Model Particles
在具有额外U（1）规范群的隐藏扇形模型中，新的场只能通过规范动力学混合和希格斯门与标准模型相互作用。在U（1）自发破缺后，这些相互作用将产生的宇宙弦耦合到标准模型粒子。假设弦的张力在TeV以上，我们计算了希格斯玻色子、Z玻色子和标准模型费米子形式的“暗弦”发出的辐射光谱。我们还计算了标准模型费米子在暗弦上由于Aharonov-Bohm相互作用的散射截面。这些辐射和散射的计算将在随后的论文中应用，以研究暗弦的宇宙学演化和观测特征。
2014-05-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Superconducting Cosmic Strings from Early Reionization
来自超导宇宙弦环的电磁辐射可以在宇宙的极早期使宇宙中的中性氢还原，并影响大角度尺度下的宇宙微波背景（CMB）温度和极化关联函数。我们约束弦的张力和电流使用WMAP7数据，并与早期的约束，采用CMB频谱失真。在弦的张力范围很广的情况下，弦上的电流必须小于10^7 GeV。
2012-04-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Angular 21 cm Power Spectrum of a Scaling Distribution of Cosmic String Wakes
宇宙弦尾流导致21厘米红移图中的一个大信号，其红移大于对应于再电离的红移。在这里，我们计算21厘米辐射的角功率谱预测宇宙弦的尾流经历了冲击加热的标度分布。
2011-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic string parameter constraints and model analysis using small scale Cosmic Microwave Background data
我们提出了一个显着的更新的约束阿贝尔希格斯宇宙弦张力的宇宙微波背景（CMB）的数据，使使用新的高分辨率CMB数据从亚轨道实验以及最新的结果的WMAP卫星，并改进预测阿贝尔希格斯宇宙弦的CMB功率谱的影响。新的宇宙弦谱（在以前的工作中提出），特别是小角尺度的改进，通过使用更大的阿贝尔希格斯弦模拟和仔细的外推。如果存在阿贝尔希格斯弦，那么我们发现它们对CMB各向异性的贡献的界限得到了改善：f10< 0.095，Gμ< 0.57 x 10^-6，这两个界限都是在95%置信水平下使用WMAP 7数据得到的;而f10 < 0.048，Gμ< 0.42 x 10^-6，这是使用所有CMB数据得到的。我们还发现，使用所有的CMB数据，标度不变的初始扰动谱，ns=1，现在不利的2.4σ，即使弦存在。贝叶斯模型选择分析不再表明对字符串的偏好。
2011-12-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Strings
这篇为Scolarpedia撰写的文章，简要介绍了宇宙弦的主题，并回顾了它们的主要性质，宇宙学演化和观测特征。
2015-06-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Zipping and Unzipping of Cosmic String Loops in Collision
本文研究了两个宇宙弦环的碰撞。碰撞后，结形成，环纠缠在一起。我们表明，他们的形成后，路口开始解压缩和循环解开。这种分析提供了一个理论上的理解，在一个网络的宇宙弦与一个以上类型的宇宙弦的数值模拟中观察到的解压缩效应。解压缩现象在宇宙弦网络的演化中有重要的影响，当碰撞形成结时，例如在宇宙超弦网络中。
2009-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Femto-lensing due to a Cosmic String
我们考虑宇宙弦的飞秒透镜效应。如果在伽马射线暴的视线附近存在一个亏损角为$Δ\sim 100$ [飞弧秒] $\sim10^{-18}$ [拉德]的宇宙弦，我们就可以在伽马射线暴的能谱中观察到由引力透镜引起的特征干涉图样。这种“飞秒透镜”事件最初被提出作为探测小质量原始黑洞的工具。在本文中，我们提出了使用飞秒透镜探测宇宙弦具有非常小的张力。讨论了可观测性条件和事件率。质点和宇宙弦的情况之间的差异。
2012-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Evading the pulsar constraints on the cosmic string tension in supergravity inflation
宇宙弦是早期宇宙的有用探测器，可能会给我们提供任何人造粒子加速器都无法到达的高能尺度的物理学线索。虽然最有希望的工具之一是宇宙微波背景，来自引力波的约束变得如此严格，人们可能不希望在宇宙微波背景中检测到它的签名。在本文中，我们构建了一个方案，其中包含宇宙弦观测的宇宙微波背景，同时回避了最近的脉冲星定时数据所施加的约束。我们认为，宇宙弦相对较大的张力是允许的延迟发病的标度制度。我们还表明，这种情况下自然实现的超重力，其中的相变的混沌暴胀的背景下，哈勃诱导质量。
2012-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Scattering Of Photons Off Cosmic Strings
光子可以从宇宙弦环中被引力散射，并获得或失去能量。我们考虑放置在周围的光子热浴宇宙弦环引起的光谱失真。由宇宙弦引起的热谱的分数偏差估计为（G_N μ）^2 z^2，其中G_N是牛顿常数，$μ$是弦的张力，z是宇宙学红移，在此之后，谱畸变才能存在。这种效应足够大，可能具有观测价值。
2013-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inferring Cosmic String Tension through the Neural Network Prediction of String Locations in CMB Maps
在以前的工作中，我们构建了一个卷积神经网络，用于估计宇宙弦在模拟宇宙微波背景温度各向异性图中的位置。我们推导出了这个神经网络对宇宙弦位置的估计与宇宙弦张力$Gμ$的后验概率分布之间的联系。在这里，我们显着改善的后验分布的弦张力$Gμ$的计算。我们还通过使用残差网络改进了我们以前的普通卷积神经网络。我们将新的神经网络和后验计算方法应用于我们以前工作中使用的相同模拟的地图，并量化改进。
2019-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the nature of cosmic strings in the brane world
本文在不采用微扰近似的条件下研究膜上静态柱对称宇宙弦，发现弦中心能量密度超过两倍膜张力时有效弦张力会大幅增强，并提出当能量密度接近两倍膜张力时可规避宇宙弦问题的新机制。
2023-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Filaments from Cosmic Strings
宇宙弦在粒子物理学的标准模型的许多扩展中被普遍预言。我们提出了一种新的途径，通过它们对宇宙网中的附属结构的影响来检测宇宙弦。使用宇宙学模拟的密度唤醒从宇宙弦，我们研究了各种灯丝结构探针。我们发现，宇宙弦的最大影响是在弦尾流周围的细丝分布的密度过大。来自高密度的信号在更高的红移下更强，并且在更宽的视场下更鲁棒。我们分析了空间分布的细丝从公开可用的目录中的细丝建立SDSS星系。利用现有的数据，我们没有发现弦张力参数$Gμ$高于$5\times 10^{-6}$的宇宙弦尾流存在的证据。然而，我们计划WFIRST将能够在红移$z=2$的$99\%$置信水平上检测到来自这种尾流的信号，具有显著更高的置信度和探测较低张力（$Gμ\sim 10^{-6}$）的可能性，在$z=10$。该方法的灵敏度与来自CMB的约束不具有竞争力。然而，它提供了一个独立的发现通道在低红移，这可能是一个吸烟枪的情况下，CMB绑定可以被削弱。
2020-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chaotic inflation in supergravity and cosmic string production
我们描述了一个简单的超引力混沌暴胀模型，在这个模型中，不仅可以很容易地调整基本的宇宙学参数，如n_{s}，r和f_NL，而且还可以调整宇宙弦对CMB各向异性的贡献。
2013-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Collisions of cosmic strings with chiral currents
我们提出了一个宇宙超导手征弦碰撞闵可夫斯基空间中的分析研究，应用运动学的限制，从相关的推广南武后藤行动。特别是，我们重新审视解决方案的手征超导宇宙弦，并证明Y结生产这样的字符串是可能的。我们考虑了手征载流直弦的碰撞，得到了角速度空间中允许产生弦结的区域。这项研究有助于理解手征超导弦网络的复杂演化。
2018-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Cosmic Strings in New Observational Windows
宇宙弦在粒子物理学的标准模型之外的许多模型中都有预测。在承认弦的模型中，早期宇宙的相变中必然会形成一个弦网络，并将持续到现在。弦在宇宙学中留下了独特的特征。在新的观测窗口中寻找这些特征提供了一种在高能尺度上约束粒子物理的方法，因此是对在低能端（例如在LHC）寻找新物理的补充。具体来说，我将讨论在宇宙微波背景极化图和21厘米红移巡天中宇宙弦的特征。
2013-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecast constraints on cosmic string parameters from gravitational wave direct detection experiments
引力波是宇宙弦的重要特征之一。如果在未来的实验中检测到来自宇宙弦的GWs，不仅可以证实它们的存在，而且可以探索它们的性质。在本文中，我们研究的宇宙弦参数的测定，通过直接检测的GW签名在未来的地基GW实验。我们考虑两种类型的GW，爆发和随机GW背景，这为我们提供了不同的信息宇宙弦属性。通过对宇宙弦的参数进行Fisher矩阵计算，我们发现两种不同类型的GW可以打破其中一些参数的简并性，并提供比每种测量更好的约束条件。这些参数包括控制弦张力的参数$Gμ$、初始环尺寸的参数$α$和重联概率的参数$p$。
2012-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Signatures of Cosmic String Wakes in 21cm Redshift Surveys using Minkowski Functionals
闵可夫斯基泛函是分析大尺度结构的有力工具，特别是当物质的分布是高度非高斯分布时，就像在宇宙弦对结构形成有贡献的模型中一样。在这里，我们应用闵可夫斯基泛函21厘米的地图，如果结构是由嵌入在背景波动的宇宙弦的标度分布播种，然后测试的统计意义的宇宙弦信号使用Fisher组合概率检验。我们发现，这种方法允许宇宙弦的检测与$G μ> 5 \times 10^{-8}$，这将是改善目前的限制约3倍。
2013-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic strings and their induced non-Gaussianities in the cosmic microwave background
由于暴胀量子起源的宇宙学扰动具有高斯性，寻找宇宙微波背景（CMB）各向异性中的非高斯性被认为是探索早期宇宙非线性物理的优先方向。宇宙弦是引力扰动的活跃源，并不断地在宇宙微波背景辐射中产生非高斯畸变。即使在目前观测到的角尺度上，它们只能贡献CMB角功率谱的一小部分，宇宙弦实际上可能是其非高斯性的主要来源。在这篇文章中，在回顾了弦网络的基本宇宙学性质之后，我们提出了Nambu-Goto宇宙弦将在各种观测量中诱导的签名，从温度各向异性的单点函数到双谱和三谱。结果表明，字符串印记是显着不同的比那些预期的原始类型的非高斯性，因此可以很容易地区分。
2010-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecast constraints on cosmic strings from future CMB, pulsar timing and gravitational wave direct detection experiments
我们研究未来观测约束宇宙弦参数从各种类型的下一代实验：引力波（GW），脉冲星定时阵列的直接检测，和宇宙微波背景（CMB）。我们认为GW突发和随机GW背景搜索地面和空间为基础的干涉仪，以及GW背景检测脉冲星定时实验。我们还考虑了宇宙弦对CMB温度和极化各向异性的贡献。这些不同类型的观测提供了宇宙弦的独立探测器，如果探测到签名，可能使我们能够研究宇宙弦的性质。在本文中，我们评估的权力，未来的实验约束宇宙弦参数，如弦张力Gmu，初始环的大小α，和重联概率p，通过执行Fisher信息矩阵计算。我们发现，结合不同类型的观测信息打破了参数退化，并提供了更严格的参数约束。我们还发现，未来的星载干涉仪独立地提供了一个高度精确的确定参数。
2013-02-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
