物理学。Rev.D 97，043506（2018）-使用CMB观测和激光干涉仪寻找轴子的手征引力波背景-$SU（2）$膨胀模型

求轴子的手征引力波背景- $S公司 U型 (2)$ 使用CMB观测和激光干涉仪的膨胀模型

本·索恩、藤田富弘、Hazumi Masashi、Katayama Nobuhiko、小松一郎和白井裕久

物理学。版次D97，043506–2018年2月9日出版

摘要

宇宙微波背景（CMB）各向异性的B模式极化检测将证实存在原始引力波背景（GWB）。在通货膨胀范式中，这将是对通货膨胀能量尺度的前所未有的探索，因为它与GWB的功率谱成正比。然而，通货膨胀期间出现的物质场也会产生类似的张量扰动，打破了能量尺度和张量-标量比之间的简单关系 $第页$ 因此，重要的是要找到区分GWB的产生机制的方法。在不进行完整模型选择的情况下，我们分析了一个新轴子的可检测性- $S公司 U型 (2)$ 通过计算对张量谱的手性敏感的未来CMB和干涉仪观测的信噪比，建立规范场模型。我们预测了LiteBIRD卫星产生的CMB温度和B模式（TB）或E模式和B模式（EB）互相关的可探测性，并评估该实验联合检测原始TB和EB光谱并自校准其旋光仪的能力。我们发现LiteBIRD将能够检测到 ${第页}_{*} > 0.03$ ，使用 ${第页}_{*}$ 表示峰值尺度下的张量-标量比，以及 ${第页}_{*} < 0.07$ 是 $\sim 2$ 我们继续考虑类似LISA任务的高级阶段，该任务旨在对GWB的强度和极化敏感。我们发现，这些实验将补充CMB观测，因为它们将能够在CMB无法达到的尺度上检测出具有高度重要性的GWB手性。我们得出的结论是，CMB两点统计在区分该模型与GWB生成的传统真空波动模型的能力方面受到了限制，因为它们对奇偶性破坏的敏感性受到了基本限制。为了测试这种模型与真空波动相比的预测，有必要测试自洽关系的偏差，或使用高阶统计量来利用模型的非高斯性。另一方面，如果光谱在CMB无法到达的非常小的尺度上达到峰值，则可以使用天基激光干涉仪进行非常重要的检测。