电弱相变产生随机引力波相关的新物理研究
批准号:
12075041
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
边立功
依托单位:
学科分类:
标准模型精确检验与新物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
边立功
中文摘要
宇宙学一阶相变在粒子物理标准模型之外的许多情况下都得到了预测。它们可能与观测到的重子不对称性的产生或者暗物质的性质等有关。一阶相变产生的随机引力波可以成为探索新物理的重要工具之一,和对撞机实验观测工作相互补充。一阶相变引力波依赖于相变的具体细节和相关动力学。本项目研究电弱强一阶相变相关的新物理,具体包括:1)通过有限温量子场论研究电弱相变动力学机制,研究强一阶电弱相变条件的新物理模型依赖性;2)研究真空泡壁速度、相变强度的关系及其新物理模型关联性,进而研究新物理模型一阶相变所产生引力波强度的可探测性;3)研究通过宇宙早期一阶相变所产生的随机引力波来探测暗物质性质的可能性; 4) 通过对撞机信号和相变引力波协同研究能给出强一阶电弱相变的新物理模型参数。通过该项目的研究为未来对撞机寻找新物理和探测随机引力波的空间干涉仪实验等提供理论支持和预言。
英文摘要
Cosmological first-order phase transition, has been predicted in many beyond Standard model physics, which may highly relate with the observed baryon asymmetry of the Universe or dark matter, etc. Stochastic gravitational wave produced at the first-order phase transition can serve as one of the important tools to probe new physics, complementary with the collider searches. The stochastic gravitational wave from the phase transition relies on the details of the phase transition and the related dynamics. This proposal is to study the strongly first-order electroweak phase transition and the related new physics, contains: 1) With the finite temperature field theory, studying the electroweak phase transition dynamics and the model dependence of the strongly first-order phase transition condition; 2) Research on the relation among bubble velocity, phase transition strength, new physics models, and electroweak phase transition patterns. Therefore give more precise prediction on the strength of the produced gravitational wave; 3) Research on the possibility to study the property of dark matter particles with stochastic gravitational wave from the first-order phase transition at the early Universe; 4) Study the new physics parameters related with the strongly first-order electroweak phase transition with the collider signatures and gravitational wave studies. We expect to provide theoretical support and predictions for new physics search at future high-energy colliders and space-based gravitational wave detectors through the study of this proposal.
宇宙学一阶相变在超出粒子物理标准模型的很多新物理模型中都得到了预测。对一阶相变产生的随机引力波背景的观测能够为我们提供有关宇宙学和描述原始宇宙的潜在高能物理理论的重要信息。在早期宇宙中检测一阶相变所产生的随机背景是在标准模型之外寻找新物理的绝佳机会之一。它们可能与观测到的重子不对称性,或者与暗物质的性质等有关系。一阶相变产生的随机引力波可以作为探索新物理可能性的重要工具之一,可以和对撞机以及精确宇宙学实验中现有的观测工作相互补充。本项目开展的主要研究内容包括:1)关于电弱一阶相变及其随机引力波功率谱的数值模拟研究;2)强一阶电弱相变条件及重子数破坏过程的模型依赖性研究;3)引力波与暗物质以及正反物质不对称关联性的研究;4)利用脉冲星计时阵列等天文观测数据寻找粒子物理新物理。项目执行期间在国际同行评审期刊(PRL/PRD/JHEP/PLB等)上发表论文二十余篇,其中以主要贡献人在Physical Review Letters发表论文三篇。研究结果及物理意义如下:1)初步建立起了通过格点场论模拟相变动力学的方案,实现了膨胀时空的相变的模拟,给出了真空相变产生的随机引力波功率谱。2)通过费曼图的双圈计算给出相变动力学参数的精确预言,建立了一些相变动力学变量与新物理模型的对应关系,并通过对撞机和相变引力波探测共同研究了新物理模型的真空结构;3)利用早期宇宙对称性破缺过程中产生的引力波信号来间接的探测暗物质及电弱重子数产生相关的粒子物理新物理,发现脉冲星观测数据可以很好的限制早期宇宙相变发生能标及可能形成的拓扑缺陷的衰变时间;4)发现一阶相变过程的随机性可以产生出原初黑洞和超视界的曲率扰动,并利用天文观以对某些电弱相变、QCD能标一阶相变和低能标暗区相变的相变参数以及对应的新物理模型给出了很强的限制。
早期宇宙对称性破缺与随机引力波
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:边立功
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依托单位:
重子数不对称和相关新物理的唯象学研究
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批准号:11605016
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2016
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负责人:边立功
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依托单位:
国内基金
海外基金