Gravitational wave signatures from kink proliferation on cosmic (super-) strings
宇宙弦环上的连接会导致急剧扭结的扩散。我们研究了这种扩散的效果上的引力波（GW）信号发射的弦网络与结，假设一个缩放的解决方案。我们计算的发生率和分布的GW突发发射的尖点和扭结在LIGO和LISA的频带作为字符串张力的函数，尖锐扭结的数量与路口的循环和宇宙学网络中的循环的分数有路口。结合我们的结果与目前的观测限制，我们发现脉冲星数据排除了大量的扭结的张力Gμ> 10^{-12}弦的回路。相比之下，对于较小的张力，目前的观测允许大量的扭结环。如果是这样的话，在扭结扭结遇到的小爆发的不相干叠加导致增强GW的背景，隐藏了强大的个人爆发扭结和尖点。
2010-09-13 astro-ph.CO gr-qc 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
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 waves from kinks on infinite cosmic strings
利用无限长弦上扭结分布的详细估计，研究了无限长弦上扭结发射的引力波。我们发现，引力波从扭结可以检测到未来的脉冲星定时实验，如SKA的弦张力的一个适当的值，如果弦环的典型尺寸是远远小于地平线在他们的形成。此外，引力波谱依赖于宇宙的热历史，因此它可以被用来探索宇宙的早期演化。
2010-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Kinks, extra dimensions, and gravitational waves
我们详细研究了宇宙（超弦）扭结产生的引力波信号，包括内部额外维的运动学效应。我们发现，信号被抑制，但效果是不太明显的尖点。再加上（超级）弦上扭结的发生率更高，扭结信号很可能为探测宇宙（超级）弦提供了更好的机会。
2010-10-19 astro-ph.CO gr-qc 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
Primordial black holes from cusp collapse on cosmic strings
原初黑洞是宇宙学和天体物理学的重要研究对象，作为暗物质候选者和引力波的潜在来源，受到了广泛的关注。一种可能的PBH形成机制是宇宙弦的引力坍缩。到目前为止，关于宇宙弦产生PBH的全部文献都集中在（准）圆形宇宙弦环的坍缩上，这只占宇宙环总数的一小部分。在这里，我们证明了一种新的PBH形成机制：崩溃的一小部分宇宙弦附近的尖点。使用箍猜想，我们表明，崩溃是不可避免的，每当一个尖点出现在一个宏观大的循环，形成一个PBH的静止质量小于质量的循环的一个因素的无量纲弦张力的平方，$(Gμ)^2$。由于尖点是宇宙弦环的一般特征，并且不依赖于像圆形坍缩这样的精细调谐的环结构，这意味着宇宙弦产生的PBH比以前认识到的要多得多。由此产生的PBH是高度旋转的，并被提升到超相对论速度;它们占据了BH质量自旋参数空间的一个独特区域，因此是宇宙弦的“吸烟枪”观测特征。我们推导出新的约束$Gμ$从尖点塌陷PBH的蒸发，并更新现有的约束$Gμ$从引力波搜索。
2020-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational power from cosmic string loops with many kinks
我们研究了大量扭结对宇宙弦环辐射引力功率的影响。我们发现，由N个左移动和右移动扭结的环路辐射的总功率与N成正比，并随着典型的扭结角而增加。然后，我们将这些结果应用到包含接头的回路中，这些接头引起尖锐扭结数量的激增。我们表明，这些环的引力衰减的时间比以前假设的要小。有鉴于此，我们重新审视了包含这种环的网络中的引力波爆发预测。我们发现，没有参数制度中的个人扭结突发率是相对于标准网络增强。相比之下，仍然有一个区域的参数空间的扭结扭结突发占主导地位的随机背景。最后，我们讨论了数量级的典型数量的尖锐扭结扭结与交界处的循环扭结增殖。
2011-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cusps and pseudo-cusps in strings with Y-junctions
我们研究了在两个Y结之间拉伸的轻弦上尖点事件的发生。我们首先提出了一个分析研究，并给出了一个坚实的标准，区分尖和非尖弦配置。然后，我们描述了一个数字代码，建立测试这种分析。我们的数值研究使我们能够看到弦网络的参数和尖点现象的发生之间的相关性。我们表明，存在的大振幅波的光弦导致尖事件。然后，我们将尖点事件的发生与弦上振动模式的数量或弦的均方根速度等特征联系起来。
2014-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Inhomogeneous tachyon decay, light-cone structure and D-brane network problem in tachyon cosmology
利用场论描述研究了具有非均匀衰变快子的不稳定D膜世界体积上的光锥结构。结果表明：（1）控制开弦的光锥比控制闭弦的光锥窄，并且最终将在所有方向上向内坍缩，除了在扭结处，快子保持在其电势的顶部;以及（2）控制扭结处开弦的光锥仅在垂直于扭结表面的方向上变窄。它还表明，（iii）未来导向的光锥管理附近的扭结开弦倾斜的扭结，与那些管理封闭字符串。结果（i）意味着，与闭弦相比，开弦除了在扭结处是红移的，并且最终将不再是动力学的。另一方面，结果（ii）表明，开弦的扭结表面上可以沿着扭结表面自由移动，是动态的，但不觉得垂直于扭结表面的空间维度的存在。结果（iii）表明扭结附近的开弦有向扭结移动的趋势。因此，光锥结构生动地说明了开弦在扭结的动力学形成过程中的行为。我们还讨论了一种可能性，即早期宇宙有一个网络的各种维的D膜，黑膜和快子物质。一个问题与网络和一个可能的解决方案的问题进行了讨论。
2002-08-21 astro-ph gr-qc hep-ph
A Note on the Finiteness of Curvature at Cosmic String Cusps
我们研究了一个Nambu-Goto字符串轨迹附近的一个尖点，并确定外在曲率不变量。这些被证明是有限的，与天真的期望相矛盾。因此，南部作用量是一个有效的近似宇宙弦涡的运动，即使在尖点。这表明尖点湮灭不是宇宙弦粒子辐射的可行机制。
1994-12-05 gr-qc hep-ph hep-th
Field theory simulation of Abelian-Higgs cosmic string cusps
我们对阿贝尔-希格斯宇宙弦中的尖点进行了格点场论模拟。结果符合弦在尖点附近重叠的部分作为辐射释放的理论。必须接触以产生蒸发的弦芯的半径约为自然单位的$r = 1$。一般来说，尖点对弦形状的改变可能会在弦环演化的后期产生许多尖点，但这些后期尖点的大小会小得多，更像扭结。
1998-12-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Comparing Repeated Gravitational-Wave Bursts Emitted by Cosmic Strings
本文扩展宇宙弦环引力波爆发重复源的计数，纳入扭结发射与扭结-扭结碰撞，并比较两种环分布模型，发现尖点重复源更易被现有及未来探测器观测。
2023-11-08 gr-qc hep-ph
On the Possible Enhancement of the Global $21$-cm Signal at Reionization from the Decay of Cosmic String Cusps
我们认为宇宙弦尖点湮灭是$21$ -cm光子再电离时全球背景辐射温度增强的一个可能来源。软光子谱是由在尖点附近形成的QCD喷注产生的电子的韧致辐射和同步辐射引起的。最大的能量密度背景来自同步辐射诱导的光子，其弦张力为$Gμ\sim 10^{-18}$。在这种情况下，再电离时的辐射背景被$5\cdot 10^{-3} \,\, K$加热。我们发现，吸收槽（$δT_b$）的深度在$21$ -厘米在再电离被改变的一部分，在$10^4$从字符串，需要高精度的测量是可检测的。这种机制不能解释EDGES实验观察到的$δT_b$。
2018-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Cusps on cosmic superstrings with junctions
证明了D-膜上非周期弦尖点的存在性，并给出了尖点为一般尖点的条件。研究了F弦、D弦和FD弦结的动力学。它表明，对FD-弦结，如将形成后的F-和D-弦的相互交换，一般包含尖点。宇宙超弦的这一新特征为弦网络的额外能量损失通道提供了可能性。这样的宇宙超弦网络的尖点的现象进行比较，其场论类似物，标准的宇宙弦网络上形成的尖点。
2008-09-12 astro-ph gr-qc hep-ph
The effect of extra dimensions on gravity wave bursts from cosmic string cusps
我们探讨了额外维度对宇宙弦发射重力波的运动学效应。额外的尺寸既圆了尖点，又降低了它们形成的概率。我们重新计算的重力波爆发，考虑到这两个因素，并找到一个潜在的显着阻尼的重力波的字符串。
2010-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
New Massless Spectra from Cosmic String Cusps
The Abdus Salam ICTP（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）；Institute for Fundamental Physics of the Universe（基础物理宇宙研究所）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究所宇宙理论物理中心）；CAPA & Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学理论物理部及CAPA）
该研究探讨了宇宙弦尖点在不同条件下的引力波和轴子谱特性，推导了通用表达式并分析了现实修正的影响。
2026-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fast Radio Bursts from the Decay of Cosmic String Cusps
我们探讨了快速射电暴是由于宇宙弦环尖点湮灭的可能性。我们计算了在无线电区的湮灭事件中释放的能量，预期的事件率，和爆发的时间尺度。我们发现，能量和事件率是足够高的时间尺度是足够小，以解释目前的数据。我们预测事件率将如何随着望远镜分辨率的提高而变化。由于爆破率取决于弦的张力，未来的数据将允许确定张力。
2017-07-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Superstrings: Dynamics and Cusps
虽然标准场论的宇宙弦不能终止，但宇宙超弦可以形成三个弦结，每个弦都在那里终止。这开辟了一类新的可能的边界条件，这样的字符串，我们表明，至少当路口是紧密的在一起，一个字符串结束两个这样的交界处一般会有尖点。尖点特别令人感兴趣，因为它们是强辐射（引力和粒子）的发射器，因此是可能的观测量。探测到宇宙超弦在结之间的尖点，将是一个罕见的观测窗口，可以进入弦论和膜暴胀模型的领域。
2009-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Wave Bursts from Cosmic String Cusps and Pseudocusps
我们研究了宇宙（超弦）尖点和伪尖点对引力波爆发的相对贡献。对于足够高的频率，弦上高度相对论性点附近的引力波发射遵循对数衰减。对于在极限$c=1$中恰好达到光速的点，通过分析发现斜率为$^{-4}/_3$。我们调查的变化，这种高频率的行为相对于速度的点考虑，通过数值模拟形成的字符串，然后我们计算数值的引力波发射。我们发现，对于弦点的速度从理论（相对论）极限$c=1$，引力波发射$10^{-3}$遵循的行为一致的尖点，有效地增加了尖点的字符串。事实上，取决于选择这样的行为的速度阈值，我们显示的字符串世界表的发射部分是增强的一个因素${\cal O}(10^3)$相对于发射的尖点。
2016-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bayesian Forecasts on Cosmic Superstring Searches with LISA
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Università degli studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
本研究利用贝叶斯方法结合模拟LISA数据，探讨LISA能否重建宇宙超弦的$G\mu$和$P$参数并区分两种超弦信号模型，发现特定条件下可实现模型区分。
2026-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for gravitational wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array
宇宙弦是脉冲星计时阵列探测的潜在引力波源。在这项工作中，我们开发了一个检测算法的GW爆发从一个尖点上的宇宙弦，并将其应用到帕克斯PTA数据。我们发现四个事件的误报概率小于1%。然而，进一步的调查表明，所有这些都可能是伪造的。由于没有令人信服的检测，我们对不同事件持续时间的GW振幅设置上限。从这些界限，我们放置在宇宙弦张力G μ ~ 10^{-5}的限制，并强调，这个界限是独立于使用其他技术获得的。我们讨论了这些结果的物理意义以及在平方公里阵列（SKA）时代探测宇宙弦的前景。
2020-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of Cosmic String Loops under Gravitational Backreaction
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
该研究通过重新表述Nambu-Goto运动方程，首次实现了引力反作用下宇宙弦环的连续数值演化，发现尖点在局部可保留，但引力波形会被显著修改，高频截止会降低探测器的预期信噪比。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The form of cosmic string cusps
我们对宇宙弦尖点的可能形状以及它们在洛伦兹助推下如何变换进行了分类。一般的尖瓣可以形成这样的形式，其中尖瓣尖端的运动位于尖瓣的平面内。一些作者认为运动垂直于这个平面的尖点是一种特殊情况，而不是一般情况。我们重新计算弦在尖点附近重叠的区域的能量，这是辐射中可以释放的最大能量。我们考虑到一个通用的尖点的运动和由此产生的洛伦兹收缩的弦核心。结果是能量标度为$\sqrt {rL}$，而不是通常的$r^{1/3} L^{2/3}$，其中$r$是弦半径，$L$是弦的典型长度标度。由于宇宙弦的$r << L $，辐射被强烈抑制，无法观察到。
2021-01-05 astro-ph gr-qc
Cosmic String Cusps with Small-Scale Structure: Their Forms and Gravitational Waveforms
我们提出了一种方法，引入小尺度结构的旋转矩阵的产品构成的字符串。我们使用这种方法来说明一系列的可能性的形状取决于小尺度结构的属性的尖点。我们进一步认为，在大多数情况下，尖点的结构的存在下，导致在最小尺度的大小循环的形成。另一方面，我们表明，尖点的引力波形一般保持不变，小尺度结构的主要影响是平滑尖点运动方向发射的尖锐波形。
2003-09-04 gr-qc
Quantum effects in gravitational wave signals from cuspy superstrings
我们在超弦理论中研究了具有尖点的基本弦的引力辐射。尖弦引力辐射信号的经典计算特征在于尖弦在特殊零方向上的强爆发。我们进行量子计算的引力辐射信号从尖弦，测量的引力波探测器使用匹配滤波和位于特殊的零方向相关的尖。我们研究了测量的滤波信号的量子统计（期望值和方差），发现它是非常尖锐的峰值附近的经典预测。最后，这个结果来自于这样一个事实，即探测器是一个低通滤波器，它对弦世界面和传入的引力场的剧烈高频量子涨落都是盲目的。
2006-06-22 astro-ph gr-qc hep-ph
Effect of high harmonic loops on gravitational wave bounds from cosmic strings
基于一个二叉树模型的宇宙弦循环包含高次谐波的自相交，我们估计的父和子循环和相关的尖点生产的自相交的数量，以确定最有可能的数量的尖点事件每周期上产生的非自相交的循环，并提供一个更新的计算引力波信号到达地球上的尖点上这样的循环。这是针对网络中宇宙弦所支持的不同数量的尖点，以及环上不同的谐波分布而做的。在固定了$Gμ$的值和接收信号的频率后，我们用红移表示从尖点发出的引力波的事件率，并将我们的结果与文献[1，2]中的结果进行了比较。
2021-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Characterizing the Gravitational Wave Signature from Cosmic String Cusps
宇宙弦被预测会形成扭结和尖点，它们以接近光速的速度沿着弦行进。这些扰动以高度波束化的引力波的形式辐射出去，当发射锥扫过观测者时，引力波会产生类似脉冲的爆发。引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）和激光干涉仪引力波天文台（LIGO），将能够检测到这些爆炸的广泛类弦模型。这样的发现将照亮弦论、宇宙学和相对论领域。在这里，我们开发了基于模板的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术，可以有效地检测和表征宇宙弦尖点的信号。我们估计如何以及信号参数可以恢复先进的LIGO-Virgo网络和LISA检测器使用MCMC和Fisher矩阵技术的组合。我们还考虑了地面和空间仪器的联合探测。我们表明，一个并行的回火MCMC方法可以检测和表征宇宙弦尖点的信号，我们证明了这种方法的实用性模拟数据从第三轮模拟LISA数据挑战（MDDC）。
2008-12-08 gr-qc
Turbulent strings in AdS/CFT
利用AdS/CFT对偶性研究了$\mathcal{N}=4$超Yang-Mills理论中外夸克-反夸克对之间流管的非线性动力学.在重力侧，通量管由其端点附接到AdS边界的基本弦实现。我们以各种方式扰动端点，数值计算非线性振荡弦的时间演化。结果，尖点可以在弦上形成，伴随着弱湍流和能谱中的幂律行为。当弦上的尖点到达边界时，我们观察到夸克和反夸克之间的力的发散。最小振幅的扰动低于尖点不形成也进行了研究。没有尖点的形成时，发现字符串在所有四个AdS空间方向上移动，在这种情况下，一个逆能量级联遵循一个直接级联。
2015-06-25 gr-qc hep-ph hep-th
Emission of gravitational waves by superconducting cosmic strings
研究了超导宇宙弦的引力辐射发射效率$Γ$。我们证明，通过使用一个可解模型的跨音速字符串，电流的存在导致抑制的引力发射的尖点，扭结和不同类型的循环。我们还表明，当电流存在时，发射的频谱与尖点的循环是指数抑制的谐波模式的增加，从而显着不同的幂律谱无电流的循环。此外，我们还建立了$Γ$与宇宙弦电流值之间的唯象关系。我们推测，这个关系应该是有效的任意类型的载流字符串。我们利用这一结果来研究电流对宇宙弦产生的随机引力波背景的潜在影响，并表明谱的振幅和形状可能会受到显着影响。
2022-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Inflationary cosmology of the extreme cosmic string
从研究极端超大质量宇宙弦扭折的内部时空的爱因斯坦方程的宇宙学解开始，并通过使用具有适当对称性的迷你超空间在半经典近似中评估这种扭折形成的概率测度，我们已经找到了一组支持这一主张的论据，即扭结的极端弦实际上可以被看作是普朗克对的无界链--大小的宇宙一旦一个这样的宇宙对沿着普朗克尺度的原始相变被创造出来，它就会经历一个无休止的持续自我再生过程，这是由形成这对宇宙的每个宇宙中的混沌膨胀驱动的。
1998-10-27 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
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
The cusp properties of High Harmonic Loops
在从宇宙弦环网络中确定尖点的引力信号时，必须假设一些关键参数。这些包括每周期的弦振荡的尖点的典型数量和在尖点事件处评估的弦上的左和右移动波的锐度参数的典型值。这两点都很重要，因为储存在从弦环发射的引力波中的能量与每个周期的尖点数量成正比，与弦上左右移动模式相关的锐度参数的乘积成反比。在适当的单位中，这两个量通常被认为是统一的。为了尝试把这些参数放在一个更坚实的基础上，我们详细分析了大量随机选择的弦环，这些弦环可能有与之相关的高次谐波，比如人们可能期望在早期宇宙中切断无限弦而形成的。这使我们能够分析成千上万的循环，并获得这些关键参数的详细统计数据。虽然我们发现，一般来说，锐度参数确实接近于1，如在以前的工作中所假设的那样（偶尔例外，它们可能变成$O(10^{-2})$），但每个周期的尖点数量直接与环路上的谐波数量成比例，并且可能显著大于1。这就有可能产生比预期更大的信号，从而有可能导致无量纲宇宙弦张力$Gμ$的更紧边界。
2020-08-28 gr-qc hep-th
Searching for gravitational-wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array third data release
利用帕克斯脉冲星计时阵列第三次数据发布，对30颗毫秒脉冲星进行首次贝叶斯搜索宇宙弦尖点引力波暴，未发现信号，并给出了脉冲星项振幅上限及宇宙弦张力上限。
2025-02-28 astro-ph.CO gr-qc
New features of black strings and branes in higher dimensional gravity due to a cosmological constant
本论文主要分为两个部分：膜世界和具有宇宙学常数的高维黑色物体。通过分析四种特殊的膜世界模型，我们提出了膜膨胀且存在宇宙学常数的孤立子膜世界模型。这些模型，虽然略有不同，表现出共同的特点指出。我们还考虑了$1+1$维玩具模型耦合费米子物质场膜世界。特别是，我们专注于Sine-Gordon模型的扭结或扭结/反扭结解，它可以被看作是在横向于我们的四维时空的维度中建模膜。我们还分析了三个特殊的模型允许扭结或反扭结的解决方案，并表明稳定性方程是Poschl-Teller方程。在第二部分中，我们在快速回顾了已有的解析解之后，给出了具有宇宙学常数的高维带电旋转黑洞的数值构造。然后，我们提出了黑弦的解决方案，并审查了后者的稳定性问题之前，调查存在的德西特黑弦，这原来是不规则的。最后，我们给出了AdS对应的黑弦解，并研究了它的稳定性。然后，我们构造数值非均匀黑弦，首先在微扰的方法，然后在全非线性政权。我们的结果表明存在一个非均匀黑弦的量子稳定相，并指出存在一个AdS定域黑洞相。此外，我们认为，从均匀到非均匀的黑弦的相变可以在任何数量的维度大于1的顺序，这是没有宇宙学常数的情况下。
2010-08-10 gr-qc hep-th
High-harmonic cosmic strings and gravitational waves
在这篇论文中，我们在广义相对论的背景下描述了高次谐波宇宙弦环，并研究了高次谐波含量对宇宙弦网络预测的引力波信号的影响。首先，我们将介绍变分原理、时空概念和其他数学工具，这些都是我们在后面几章中进行计算所需要的。我们介绍了FLRW宇宙和$ΛCDM$宇宙。然后，我们描述了弯曲时空中的南部-后藤宇宙弦，它的运动方程和能量动量张量。固定时空是平坦的，并固定规范，我们找到了宇宙弦的运动，并提出和讨论了特殊的解。使用宇宙弦环的奇谐族，我们计算了每个周期的尖点的数量和尖点处的左、右运动谐波模的二阶导数的值，并研究了它们对谐波阶数的依赖性。然后，我们开发了一个玩具模型，计算稳定的子循环产生的父循环使用统计方法的基础上的二叉树描述的循环斩波。我们还使用玩具模型来计算从一个循环系统中产生的尖端的平均数量，这些循环系统在它们的存在过程中自相交。我们推导出从尖点发射的引力波形，从尖点观察，在任何方向的观察。然后，我们将这个结果传播到FLRW时空中，以获得其在地球上的振幅表达式。假设两个不同的宇宙弦网络模型，我们实现我们上面提到的高次谐波结果，以找到信号的幅度和这些信号到达地球上的观测者的速率。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Extreme Cosmic String
本文讨论了超大质量宇宙弦的几何性质。我们已经使用了一种方法，使宇宙弦的时空也满足圆柱形引力拓扑亏损的守恒律，即时空扭结。在扭结数为1的最简单情况下，超大质量弦的整个能量范围变得量子化，因此在该范围内只允许出现具有线性能量密度的圆柱形缺陷$Gμ=1/4$（临界弦）和$Gμ=1/2$（极端弦）。我们已经看到，嵌入欧几里得三维空间中的弦度规的内部球坐标$θ$也在虚值上演化，导致产生一个破相的覆盖壳层，它保护具有捕获能量的核，甚至对于$Gμ=1/2$也是如此。于是圆锥奇点就变成了可移动的奇性。我们用Finkelstein-McCollum标准形式重新表示了弦的极端度量，并利用Kruskal技巧消除了测地线的不完全性。所得度规的z=常数截面与德西特扭结度规的半球截面相同。这些结果的一些物理后果，包括极端字符串驱动膨胀和热效应在其核心的可能性，也进行了讨论。
1995-08-28 gr-qc
Gravitational-Wave Searches for Cosmic String Cusps in Einstein Telescope Data using Deep Learning
本文提出由三个卷积神经网络组成的集成模型，在未来 Einstein Telescope 数据中区分宇宙弦尖点信号与 blip glitches，性能优于匹配滤波，并借助 waveform surgery 等可解释性方法揭示形态差异。
2024-01-22 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Time Walk Through the Quantum Cosmic String
强迫超大质量宇宙弦的时空满足引力拓扑缺陷的对称性，这是一个时空扭结，它表明，这些弦的能量变得量子化，只有缺陷的内部几何形状是一个半球（临界弦）和一个球（极端弦）是允许的。在后一种情况下，外圆锥奇点变成了事件视界奇点，可以通过使用扭折度量中的Kruskal技术来去除。我们还证明了极端弦的测地线完备度规可以容纳与量子理论相容的封闭类时曲线，但不能被任何观测者注意到。量子弦还可以在其核心驱动一个本质上独特的暴胀膨胀过程，而无需对初始条件进行任何微调。
1994-12-12 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
Cosmic Super-Strings and Kaluza-Klein Modes
宇宙超弦一般与相对较轻的塔和/或与内部空间几何相关的强耦合卡鲁扎-克莱因（KK）模式相互作用。本文研究了自旋为2的KK粒子由宇宙F弦和D弦环上的尖点产生的情况。我们认为宇宙超弦要么位于弯曲喉道的底部，要么位于大体积的平坦内部空间。在这两种情况下，KK模式的尖点发射的总能量是相当的，尽管产生的KK模式的数量可能会有很大的不同。然后，我们表明，KK发射的光分解的轻元素和观测的漫射伽马射线背景的约束。我们表明，这排除了宇宙超弦的参数空间的区域，是互补的区域，可以探测当前和即将到来的引力波实验。KK模在摩擦主导的宇宙超弦演化中也将发挥重要作用。
2012-09-25 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
Scattering of Straight Cosmic Strings by Black Holes: Weak Field Approximation
研究了以速度$v$运动的无限长直线弦被黑洞散射的问题。我们分析了弱场的情况下，其中的碰撞参量（$b_{imp}$）是大的，并获得精确的解的运动方程。作为散射的结果，弦在垂直于速度的方向上位移量为$Δb\sim -2πGMvγ/c^3 -π(GM)^2/ (4c^3 v b_{imp})$，其中$γ=(1-(v/c)^2)^{-1/2}$。第二项在低速$v/c<(GM/b_{imp})^{1/2}$下占主导地位。晚期解由扭结和反扭结表示，以光速向相反方向传播，并将弦留在一个新的“相位”中。的解决方案被施加到字符串捕获的问题，并进行了比较数值结果。
1998-04-30 gr-qc
The stochastic background from cosmic (super)strings: popcorn and (Gaussian) continuous regimes
在下一代引力波实验的时代，宇宙（超）弦尖端的随机背景有望被探测到，如果没有被探测到，将受到显着的限制。对于参数空间的一部分，类似爆米花的背景可以像来自在频率和时间上重叠的未解析源的（高斯）连续贡献一样明显。我们研究了未解决的宇宙弦尖在地面干涉仪，如LIGO/处女座第二代（AdLV）和爱因斯坦望远镜（ET）第三代探测器，空间天线LISA和脉冲星定时阵列（PTA）的频率范围内的贡献。我们计算AdLV、ET、LISA和PTA参数空间的灵敏度（在$2 σ$水平）。我们的结论是爆米花政权是互补的连续背景。因此，它的检测可以提高随机背景检测的信心，并可能有助于确定基本的字符串参数，如字符串张力和重连概率。
2012-06-30 astro-ph.CO gr-qc
Scattering of a Long Cosmic String by a Rotating Black Hole
考虑旋转黑洞对无限长的直弦的散射。我们假设一根弦以速度v运动，并且最初弦平行于黑洞的旋转轴。我们证明，作为散射的结果，字符串在垂直于速度的方向上位移量kappa（v，b），其中b是碰撞参量。晚期解由扭结和反扭结表示，以光速向相反方向传播，并将弦留在一个新的“相位”中。本文给出了弦散射的数值研究结果，并将其与弱场近似（当碰撞参量较大时，b/M >> 1）和非旋转黑洞散射的数值研究结果进行了比较。
2002-11-03 gr-qc
Anisotropies in the Gravitational-Wave Stochastic Background
我们考虑引力波（SBGW）的随机背景中的各向异性所产生的随机波动的引力波源的数量。我们首先开发的一般形式主义，可以应用到不同的宇宙学或天体物理的情况。然后，我们应用这种形式主义来计算SBGW的各向异性与宇宙弦环的数量的波动，同时考虑宇宙弦尖点和扭结。我们计算作为角度和频率的函数的各向异性。
2011-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Gamma ray bursts from superconducting cosmic strings
超导弦的尖端可以用作GRB发动机。一个强大的电磁辐射束脉冲从尖点产生一个加速粒子射流，其传播被终止的冲击负责伽玛射线暴。一个单一的自由参数，对称性破缺的弦尺度$η\sim 10^{14} GeV$，加上关于宇宙磁场大小和它们所占体积分数的合理假设，解释了伽玛射线暴的速率，持续时间和通量，以及这些量的观测范围。弦的摆动可以驱动伽玛暴的短时结构。该模型预测，伽玛暴伴随着强烈的引力辐射爆发，这应该是由LIGO，VIRGO和LISA探测器检测到的。另一个预测是在8 MeV - 100 GeV的扩散X射线和伽马射线辐射，其光谱和通量与观测到的相当。该模型的缺点是预测的星系伽玛暴率太低，与观测相比。这表明，在我们的模型中，星系对弦环的捕获率被低估了，或者来自尖点的伽玛暴只对观测到的与星系无关的伽玛暴的一个子集负责。
2001-05-09 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmic Ray Positrons from Cosmic Strings
研究了非超导宇宙弦标度分布产生的宇宙线正电子谱。在这种情况下，正电子是由宇宙弦尖点湮灭过程形成的喷流产生的。光谱形状是一个强大的功能，我们的情况下，是在很好的协议，从最近的PAMELA和ATIC实验的结果。特别是，该模型预测了一个尖锐的上限截止的频谱，和通量上升的上限截止接近。通量峰值处的能量由初始射流能量确定。通过改变宇宙弦的张力可以调节流量的大小，同时也依赖于尖点湮灭效率。
2009-01-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Superconducting cosmic strings as gamma ray burst engines
超导弦的尖端可以用作GRB发动机。一个强大的电磁辐射束脉冲从尖点产生一个加速粒子射流，其传播被终止的冲击负责伽玛射线暴。一个单一的自由参数，对称性破缺的弦尺度$η\sim 10^{14} GeV$，加上关于宇宙磁场大小和它们所占体积分数的合理假设，解释了伽玛射线暴的速率，持续时间和通量，以及这些量的观测范围。弦的摆动可以驱动伽玛暴的短时结构。该模型预测，伽玛暴伴随着强烈的引力辐射爆发，这应该是由LIGO，VIRGO和LISA探测器检测到的。
2001-03-20 astro-ph gr-qc hep-ph
Kinks of open superstring field theory
在充分考虑快子有效作用量中的非定域算符的情况下，我们构造了超对称开弦场论在最低层次上的近似扭结解。为了这个目的，我们推导出两个不完全伽玛函数的乘积的复制公式，它决定了解决方案的近似水平。时间扭结是欧几里得理论中的一个瞬子，具有明确的隧穿概率。空间扭结解表示一个不稳定的D9-膜衰减为一个稳定的D8-膜。我们计算了膜张力的比值，它几乎精确地再现了预期的值。
2009-09-08 gr-qc hep-th math-ph
