Cosmological Bounce Relics: Black Holes, Gravitational Waves, and Dark Matter
Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth（宇宙学与引力研究所，朴茨茅斯大学）；Institute of Space Sciences (ICE, CSIC)（空间科学研究所（ICE，CSIC））；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚太空研究学院（IEEC））
本研究提出在反弹宇宙中通过非线性结构形成产生黑洞、引力波和暗物质残余，揭示了其统一的起源机制。
2026-02-08 gr-qc physics.gen-ph
Warm Hawking Relics From Primordial Black Hole Domination
本研究探讨原始黑洞霍金辐射产生的暖暗物质遗迹对宇宙结构增长的影响，发现其动量分布更宽、丰度受限，并展望未来观测可区分霍金遗迹与热遗迹。
2025-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic Gravitational Waves from the Chiral Plasma Instability in the Standard Cosmological Model
本文证明标准模型中的手征等离子体不稳定性可产生螺旋超磁场、磁流体湍流及极化遗迹引力波背景，且信号由初始手征不对称性这一单参数控制，并用三维模拟验证了能谱估算。
2024-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutralino Relic Density with a Cosmological Constant confronts Electroweak Precision Measurements
我们讨论了最轻的超对称粒子（{ \small LSP}）的遗迹密度，鉴于新的宇宙学数据，这有利于加速宇宙的概念与非零宇宙学常数。冷暗物质密度的新界限$Ω_{\mathrm{CDM}} h_0^2 \lesssim 0.22$对超对称性提出了严格的限制，倾向于低超对称性破缺尺度，与电弱精确测量形成鲜明对比，倾向于大超对称性破缺尺度。超对称预言与参数空间窗口中的宇宙学数据和电弱精确数据一致：$m_0<200\GeV$，$300\GeV<M_{1/2}<400\GeV$，对sparticle质量设定界限，如果$m_{LSP} <m_{{\tildeτ}_R} \lesssim 1.2 m_{LSP}$，则可能会逃避。
1999-08-26 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmological Standard Timers from Unstable Primordial Relics
本文提出利用不稳定原始遗迹作为标准计时器追踪宇宙演化，以原始黑洞气泡为例，通过霍金辐射反问题分析质量函数，实现红移-时间关系的校准。
2023-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic Background of Relic Scalar Gravitational Waves tuned by Extended Gravity
残余引力波的随机背景是由早期暴胀产生的绝热放大零点涨落过程获得的。它提供了一个独特的残余引力波频谱。在标量-张量引力的框架下，讨论了引力波的标量模以及在张量模旁边产生的标量分量的本原产生。然后，我们分析了不同可行的$f(R)$ -引力对太阳系的测试和随机引力波背景。目的是在局部和宇宙学尺度上为该理论获得实验界限，以便选择能够在没有宇宙学常数但避开弱场约束的情况下处理加速宇宙膨胀的模型。它表明，可行的$f(R)$ -重力考虑不仅满足本地测试，但另外，通过PPN-和随机引力波的大类参数的界限。
2009-06-19 gr-qc
Non-local gravity effects in cosmological dynamics probed by IceCube/KM3NeT signals and dark matter relic abundance
Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Università di Salerno（萨莱诺大学）；Loyola Marymount University（洛约拉马利蒙特大学）
本文研究非局域引力对宇宙动力学的影响，通过引入四维算子解释IceCube/KM3NeT高能中微子通量和暗物质丰度，并利用Noether对称性得到幂律解。
2026-05-31 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Neutralino relic density in a Universe with a non-vanishing cosmological constant
我们讨论了最轻的超对称粒子的遗迹密度的新的宇宙学数据，这有利于加速宇宙的概念与非零的宇宙学常数。最近的天体物理观测为我们提供了非常精确的相关宇宙学参数值。这些参数中的某些对粒子物理学有直接影响，例如，物质密度的值，与电弱精密数据一起，对超对称破缺尺度提出了严格的限制。在约束最小超对称标准模型（CMSSM）的上下文中，这些极限读作：$M_{1/2} \simeq 300 \GeV - 340 \GeV$，$m_0 \simeq 80 \GeV - 130 \GeV$。在CMSSM的背景下，避免这些约束的一种方法是要么去到大的$\tan β$和$μ> 0$区域，要么使${\tilde τ}_R$，仅次于最轻的超对称粒子（LSP），在质量上几乎与LSP简并。
2000-01-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Conversion of Gravitons into Dark Photons in Cosmological Dark Magnetic Fields
众所周知，在宇宙磁场存在的情况下，引力子可以转换为光子，反之亦然。我们在原子暗物质的背景下研究这个转换过程。在这种情况下，我们可以期待宇宙学暗磁场，这是从宇宙微波观测的严格约束自由。我们发现引力子在宇宙暗磁场中可以有效地转化为暗光子。引力子-暗光子转换效应可能为超高频引力波的研究打开新的窗口。
2018-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectra of Relic Gravitons and Brans-Dicke Theory
利用Brans-Dicke引力理论导出了暴胀模型宇宙学膨胀产生的残余引力波的谱，由残余引力波的频变谱导出了极早期哈勃参数和物质能量密度的时间关系，并发现Brans-Dicke标量场对残余引力子的能量密度有贡献.
2004-06-11 gr-qc
Polarized backgrounds of relic gravitons
在宇宙学背景中演化的几何张量模式的偏振被视为双旋量的组成部分，其动力学遵循一个适当的规范不变的行动。这个新的框架与（光学）琼斯演算有着密切的相似性，并导致了对能够解释遗迹引力子的各种相互作用的紧凑分类。
2018-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitational waves from light primordial black holes
计算了原始黑洞（PBH）发射的残余引力波（GW）的能量密度。我们估计的强度产生的引力波量子和经典散射的PBH，经典的引力子发射的PBH双星在早期宇宙中，由于PBH蒸发的引力子发射。如果非相对论性的多溴联苯在蒸发之前占据宇宙能量密度的主导地位，那么在这样的星团中形成密集的多溴联苯团及其双星的概率将是显著的，并且在当今宇宙中产生的引力波的能量密度可能超过由其他已知机制产生的能量密度。这些引力波的强度在GHz频段或更高的频段内最大，这使得现有的探测器很难观测到它们，但也为现在和未来的高频引力波电磁探测器研究它提供了相当好的可能性。然而，$f\sim 0.1-10$ Hz范围内的频谱低频部分可由计划中的空间干涉仪DECIGO/BBO探测到。对于PBH物质主导阶段的足够长的持续时间，来自暴胀的宇宙学能量分数将被显著稀释。
2011-06-13 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
Cosmic relic abundance and f(R) gravity
利用PAMELA（Payload for Antimatter-Matter Exploration and Light-nucleus Astrophysics）实验获得的最新数据，评述了$f(R)$引力的宇宙学后果。这项合作报告了过量的正电子事件，这些事件无法用传统的宇宙学和粒子物理学来解释，通常被归因于暗物质的存在（特别是弱相互作用的大质量粒子）。PAMELA数据的暗物质解释激发了对替代宇宙学模型（相对于标准宇宙学）的研究，因为它们预测哈勃膨胀率的增强，以这种方式产生具有更大遗迹丰度的热遗迹。我们的分析表明，$f(R)$宇宙学允许解释PAMELA之谜的暗物质遗迹粒子的顺序或小于$10^2$ GeV的制度$ρ^c \lesssim ρ^m $，其中$ρ^c$是曲率密度和$ρ^m$辐射密度。对于模型$f(R)=R+αR^n$，则可以得出结论，$n\simeq 1$和相对于广义相对论的小修正确实可以导致解决实验结果。然而，其他有趣的宇宙学模型可以考虑在前BBN时代的BBN约束放松。在这种情况下，PAMELA数据可以适合更大类的$f(R)$模型。
2012-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing metric-affine f(R)-gravity by relic scalar gravitational waves
本文讨论了度量仿射f（R）引力场中标量引力波的出现。这样的一个组件允许区分度量和度量仿射理论的内在含义，这一结果是，测地线结构的理论可以区分。我们推广了互相关分析的形式，包括了附加的极化模式，并计算了宇宙学遗迹引力子谱的可探测能量密度。针对VIRGO、LIGO和LISA干涉仪的灵敏度，讨论了信号的可能检测。
2010-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Off-shell Dark Matter: A Cosmological relic of Quantum Gravity
我们研究了一个新的宇宙学冷暗物质（CDM）起源的建议，它植根于时空的量子性质。在这个模型中，量子场的离壳模可以存在于时空非定域性的渐近状态中（在量子引力的一般理论中预期的），并扮演CDM的角色，我们称之为离壳暗物质（OfDM）。然而，它们的产生率受到非定域性尺度（例如普朗克长度）的抑制。结果表明，OfDM只在大爆炸的第一时刻产生，然后有效地折叠（除了通过其引力相互作用）。我们研究了这个模型的观测预测：在宇宙暴胀的背景下，我们表明，这个建议涉及再加热温度的暴胀子质量，缩小了特定的暴胀情况下的e-折叠的数量的不确定性。我们还证明了OfDM确实是冷的，并讨论了小尺度物质功率谱上的潜在可观察签名。
2016-04-08 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Relic gravitons from the pre-big bang: what we know and what we do not know
我讨论的状态目前的知识可能的背景遗留的引力子留下的早期，前大爆炸宇宙学时代，其存在于我们的宇宙的过去是由弦论的对偶对称性建议。
1996-07-17 gr-qc hep-th
Cosmic coincidences and relic neutrinos
在膨胀的宇宙中，可变的宇宙学常数（CC）和残余中微子气体之间的能量转移可以用一个简单的唯象描述来解释中微子和暗能量密度之间的近似一致性，这种一致性在宇宙历史的很大一部分时间里都保持着。虽然这样的宇宙学设置可能会将中微子提升为质量变化的粒子，无论是慢中微子质量还是快中微子质量都会随着宇宙的膨胀而自然地在模型中实现，但它也同样适用于静态中微子质量。我们还强调什么样的模型变量CC可以潜在地支持上述情况。
2006-12-04 astro-ph gr-qc hep-th
Thermal relics in cosmology with bulk viscosity
在本文中，我们讨论了宇宙模型中的原始宇宙物质描述的相对论不完美流体的一些后果。后者考虑到耗散效应（体积粘度）所产生的不同冷却速率的流体成分在膨胀的宇宙。我们讨论，特别是，大爆炸核合成和热遗迹粒子丰度的整体粘度的影响，看着最近的PAMELA实验的结果。后者已经确定了一个异常过量的正电子事件，这不能用传统的宇宙学和粒子物理学来解释。
2014-11-28 gr-qc
Dark Energy as a Relic of the Vacuum-Energy Cancellation?
我们分析了各向同性FRW宇宙中引力场的指数拉格朗日密度的动力学含义。然后，我们讨论了广义deSitter相位的特点，预测的新的弗里德曼方程。只有当真空-能量密度与理论基本长度之比具有一个诱人的负特征时，才出现一致的deSitter解。这种选择使我们能够解释目前的宇宙暗能量作为真空能量抵消的遗迹，由于宇宙学常数内在地包含在我们的计划。相应的标量-张量描述的模型也解决了，和标量场的行为进行了分析的宇宙学项的负值和正值。在第一种情况下，弗里德曼方程在真空和存在外部物质的情况下进行了研究，而在第二种情况下，量子机制是在引力相互作用的“排斥”性质的框架内进行的，正如最近几期《圈量子宇宙学》中所描述的那样。特别是，在真空的情况下，我们发现一个纯粹的非爱因斯坦效应，根据负的宇宙学常数提供了一个加速deSitter动力学，在该地区的指数项的级数展开不成立。
2007-09-10 gr-qc
Relaxing neutrino mass bounds by a running cosmological constant
我们建立了遗迹中微子和暗能量部门之间的间接联系，这源于中微子量子场的真空能量贡献。通过重整化群效应，它们引起了宇宙学常数随时间的变化，从而动态地影响了宇宙中微子背景的演化。我们证明，由此产生的减少的遗迹中微子丰度允许在很大程度上逃避目前的宇宙学中微子质量界限，并讨论如何可能会被探测的帮助下，未来的大尺度结构调查和普朗克数据的情况。
2008-03-31 astro-ph gr-qc hep-ph
Irreducible cosmic production of relic vortons
在我们的宇宙中存在着一个由载流宇宙弦组成的标度网络，预计在宇宙膨胀期间会不断地产生具有守恒电流的环。这些环辐射引力波，并可能稳定成离心支撑的结构。我们表明，这一过程产生了一个不可约的人口的vortons尚未考虑到目前为止。特别是，即使在弦形成的时候没有形成环，我们也期望今天大量存在的涡旋子。我们确定了它们的宇宙学分布，并估计了它们今天作为弦张力和当前能量尺度的函数的遗迹丰度。这允许我们排除这个参数空间的新域。与此同时，在弦电流的某些条件下，涡子被证明是一个可行的和原始的暗物质候选者，可能为所有值的弦张力。它们的质量、自旋和电荷谱很宽，在暗物质的研究中，它们会有一种不寻常的现象。
2021-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic Gravitational Waves from String Cosmology
弦宇宙学背景的一大类导致了一个遗迹随机引力波的频谱，强烈倾向于高频率，其特征在于宇宙学模型的两个基本参数。我们估计所需的灵敏度检测预测的引力辐射，并表明，我们的参数空间的一个区域是在达到一些计划的引力波探测器。
1995-07-04 astro-ph gr-qc hep-th
The first observations of wide-band interferometers and the spectra of relic gravitons
宇宙起源的遗迹引力子的随机背景从aHz到GHz范围的频率。由于温度和偏振各向异性约束的频谱的低频归一化，在和谐的范例对应于宽带干涉仪的频率窗口的应变振幅原来是，大约，9个数量级小于最近报道的惊人的信号，并归因于一个二进制黑洞合并。从早期宇宙的遗迹引力子预期的背景进行比较，从估计的天体物理源的多样性所产生的随机前景。有人建议，虽然天体物理前景可能占主导地位的几个Hz和10 kHz之间，频率超过100 kHz的遗迹引力子代表了一个潜在的未受污染的信号，目前正在审查的下一代高频探测器。
2016-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic backgrounds of relic gravitons, T$Λ$CDM paradigm and the stiff ages
在没有对轻核元素形成之前宇宙的热历史进行任何间接测试的情况下，研究在核合成之前等离子体的声速大于$c/\sqrt{3}$，最多等于光速$c$的情况是合理的。在这个当前宇宙学范式的合理扩展中，被称为张量- $Λ$ CDM（即T $Λ$ CDM）场景，高频引力子被大量产生。不与三个标准宇宙学数据集的联合分析所产生的张量标量比的界限相冲突（即宇宙微波背景各向异性、大尺度结构和超尺度），在T $Λ$ CDM方案中，残余引力子的谱能量密度有可能被宽带干涉仪观测到（在它们的高级版本中）在范围在几Hz和几kHz之间的频率窗口中操作。
2008-07-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Relic Gravitational Waves and Cosmology
这是我在“Zeldovich-90”国际会议上演讲的扩展版本。我首先简要回忆一下在研究遗迹引力波的背景下与泽尔多维奇的互动。然后，我总结了宇宙学扰动的量子力学产生的原理和早期结果。遗迹引力波在不同的频率窗内，其期望振幅不同，因此探测技术和前景也不同。本文的一部分描述了直接探测遗迹引力波的工作现状。另一部分致力于间接检测通过各向异性和偏振测量的宇宙微波背景辐射（CMB）。强调指出，关于遗迹引力波的存在和预期数量的结论是建立在坚实的理论基础和最好的宇宙学观测基础上的。我还详细解释了所谓的“暴胀引力波”出了什么问题，暴胀理论家预测它的量小得可以忽略不计，因此使它们失去了任何观测意义。
2006-03-05 astro-ph gr-qc hep-ph
Relic Gravitational Waves from Cosmic Strings: Updated Constraints and Opportunities for Detection
我们研究了宇宙弦网络发出的引力辐射的光谱，重点是观测约束和检测的机会。分析改进了过去的工作，因为我们使用的宇宙弦环发射的辐射光谱的唯象模型。该模型试图包括引力反作用对光谱中具有高频截止的单个环的辐射发射的影响。由于测量脉冲星信号到达时间的噪声，弦网络的总频谱与最近改进的随机引力波背景振幅界限的比较，允许我们排除宇宙弦和宇宙学参数的某些值的$μ$，宇宙弦线性质量密度的值范围。我们找到了保守界$Gμ/c^2 < 5.4 (\pm 1.1) \times 10^{-6}$，这是与所有其他限制。我们认为标准宇宙学的情况下的变化，发现一个下密度，$Ω_0 < 1$宇宙的光谱几乎没有影响，而部分的频谱探测的引力波探测器是强烈敏感的宇宙流体的热历史。我们讨论了共振质量和激光干涉仪引力波探测器观测这种随机背景的机会。
1996-07-25 astro-ph gr-qc
The Early Universe Odyssey With Gravitational Waves
这篇文章总结了引力波天文学，特别是遗迹引力波的产生和探测的一些最新工作。首先，我们简要地讨论了引力波的天体物理来源，这些引力波可能首先被即将投入运行的激光干涉仪（如GEO、LIGO、VIRGO）探测到。然后，我们继续讨论遗留的引力波，强调它们的量子力学起源和它们存在的必然性。结合已有的观测资料，讨论了直接探测遗迹引力波的前景。本文用相当大的篇幅比较了遗留的引力波与量子力学起源的密度扰动。它示出了如何压缩的量子力学产生的宇宙学扰动的现象体现在周期性结构的度量功率谱和在振荡行为的CMBR多极$C_l$作为一个功能的$l$。强调了理论计算的（统计）偶极矩$C_1$的宇宙学重要性。本文还对“标准暴胀结果”对引力波研究的损害作了评述。最后，我们以（现在很常见的）关于继续努力直接或间接地观测残余引力波的重大科学意义的评论作为结论。
2002-10-31 astro-ph gr-qc hep-th
