Fundamental Physics in Gravitational Wave Signals

引力波信号的基础物理

基本信息

  • 批准号:
    ST/V005596/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Tests of General Relativity and Fundamental Physics is an important part of the mission of both ground based and space-based laser interferometer gravitational wave detectors. Numerous interesting scenarios have been identified, in which new fundamental physics is imprinted on gravitational wave signals. Ideally, one wants to go beyond testing how well General Relativity fits the data (null and consistency test) and confront it directly with alternative scenarios. Extracting new physics from gravitational wave data and potentially interpreting it is a challenging task. Identifying gravitational wave signatures of scenarios beyond general relativity, the standard model, or the standard cosmological model and producing accurate waveforms that quantify potential deviations are an essential part of this process. The need for such waveforms will become more and more acute in the future. The central goal of our proposal is to address this challenge. We will commence a programme that will allow us to transfers our significant expertise in fundamental physics and cosmology into gravitational wave signal modelling and work towards producing waveforms that can be used by LIGO, LISA and future laser interferometers to detect or constrain new fundamental physics. In particular, we will pursue the following lines of research:- Alternative formulations of general relativity as the means to improve efficiency of numerical simulations that produce waveforms. - Numerical modelling of binaries and production of complete waveforms beyond General Relativity and the Standard Model.- The imprint of non-perturbative effects (e.g. dynamical scalarization) on the inspiral and/or merger part of a waveform.- Extreme Mass Ratio Inspiral beyond general relativity- Gravitational wave signatures from early universe processes, including phase transitions, stochastic signals, and cosmic string networks.- Gravitational wave tests of new light fields (e.g. axion) and their coupling to gravity.- Studying the imprint of proposed explanations to the cosmological constant problem (degravitation, phase transitions, tuning) can have on neutron stars structure and the corresponding waveforms.
广义相对论和基础物理测试是地基和天基激光干涉仪引力波探测器任务的重要组成部分。已经发现了许多有趣的场景,其中新的基础物理被印在引力波信号上。理想情况下,人们想要的不仅仅是测试广义相对论对数据的拟合程度(零值和一致性测试),而是直接用其他场景来面对它。从引力波数据中提取新的物理现象并对其进行潜在的解释是一项具有挑战性的任务。识别广义相对论、标准模型或标准宇宙学模型之外的场景的引力波特征,并生成量化潜在偏差的准确波形,是该过程的重要组成部分。未来对此类波形的需求将变得越来越迫切。我们提案的中心目标是应对这一挑战。我们将启动一项计划,将我们在基础物理和宇宙学方面的重要专业知识转移到引力波信号建模中,并致力于产生可供 LIGO、LISA 和未来激光干涉仪使用的波形,以检测或约束新的基础物理。特别是,我们将进行以下研究: - 广义相对论的替代公式作为提高产生波形的数值模拟效率的手段。 - 超越广义相对论和标准模型的双星数值建模和完整波形的产生。- 波形的吸气和/或合并部分上的非微扰效应(例如动态标量化)的印记。- 超越广义相对论的极端质量比吸气-来自早期宇宙过程的引力波特征,包括相变、随机信号和宇宙弦网络。- 引力波测试 新的光场(例如轴子)及其与引力的耦合。-研究对宇宙学常数问题(失引力、相变、调谐)提出的解释对中子星结构和相应波形的影响。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: Eccentric equatorial orbits around Kerr black holes
  • DOI:
    10.1103/physrevd.106.044029
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Susanna Barsanti;N. Franchini;L. Gualtieri;A. Maselli;T. Sotiriou
  • 通讯作者:
    Susanna Barsanti;N. Franchini;L. Gualtieri;A. Maselli;T. Sotiriou
Stable spontaneously-scalarized black holes in generalized scalar-tensor theories
广义标量张量理论中的稳定自发标量黑洞
  • DOI:
    10.1103/physrevd.106.024029
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Antoniou G
  • 通讯作者:
    Antoniou G
Gravitational collapse of quantum fields and Choptuik scaling
量子场的引力塌缩和 Choptuik 尺度
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