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广义相对论与量子宇宙学

arXiv:2505.24620 (gr-qc)
[提交于 2025年5月30日 ]

标题: LISA的随机引力波背景的协变扩散和漂移

标题: Covariant diffusion and drift of the stochastic GW background with LISA

Authors:Giorgio Mentasti, Arad Nasiri
摘要: 我们研究了在量子引力现象学背景下光锥上无质量粒子的协变扩散和漂移。与违反洛伦兹不变性且随频率增长的修正色散关系不同,该模型在保留洛伦兹不变性的同时,对无质量测地线方程引入了一个随机校正,并由于长波长模式具有更大的时空支持,在较低频率下占主导地位。该效应可以用两个扩散和漂移参数——$\kappa_1$和$\kappa_2$来描述,它们的值已经被CMB黑体谱测量所限制。 我们表明,直接测量和表征引力波(GW)背景频率谱可以比CMB约束强12个数量级。特别是,我们发现使用LISA探测由一级相变或原初黑洞(PBH)真实模型源的GW背景,可以将这些扩散和漂移参数约束到$\kappa_1,\,\kappa_2\lesssim 10^{-56}\,\text{kg}\,\text{m}^2\text{s}^{-3}$的值。
摘要: We study the covariant diffusion and drift of massless particles on the light cone within the context of quantum gravity phenomenology. Unlike modified dispersion relations that violate Lorentz invariance and grow with frequency, this model introduces a stochastic correction to the massless geodesic equation while preserving Lorentz invariance, and is dominant at lower frequencies due to the larger spacetime support of long-wavelength modes. The effect is phenomenologically described by just two diffusion and drift parameters, $\kappa_1$ and $\kappa_2$, whose values are already constrained by measurements of the CMB blackbody spectrum. We show that a direct measurement and characterization of a gravitational wave (GW) background frequency spectrum can improve bounds on these diffusion and drift parameters by over 12 orders of magnitude compared to those from the CMB. In particular, we find that detecting a GW background sourced by realistic models of first-order phase transitions or primordial black holes (PBH) with LISA can constrain the parameters down to a value of $\kappa_1,\,\kappa_2\lesssim 10^{-56}\,\text{kg}\,\text{m}^2\text{s}^{-3}$.
评论: 19页,3幅图
主题: 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc) ; 宇宙学与非星系天体物理学 (astro-ph.CO); 高能物理 - 理论 (hep-th)
引用方式: arXiv:2505.24620 [gr-qc]
  (或者 arXiv:2505.24620v1 [gr-qc] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.24620
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Arad Nasiri [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 5 月 30 日 14:11:50 UTC (1,912 KB)
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