暗物質、中微子、正反物質不對稱性等粒子物理和天文宇宙學的觀測表明粒子物理標準模型尚不完備。 很多超出標準模型的粒子物理學理論預測早期宇宙經歷了數次相變,邊立功課題組和國內外同行近些年研究表明宇宙演化過程中的一階相變可以產生隨機引力波背景、星系磁場演化的種子、正反物質不對稱等。因此,可以通過一階相變參數等的探測或限制來搜尋超出粒子物理標準模型的新物理。
早期宇宙演化過程中的一階相變通過真空泡的成核、膨脹、碰撞與合并實現假真空到真真空的量子隧穿實現。近日,國科大國際理論物理中心(亞太地區)的博士后劉京,成版小人蝌蚪ap破解版邊立功副研究員,中科院理論物理所的蔡榮根研究員,郭宗寬研究員和博士后王少江研究發現一階相變過程的隨機性可以導致不同區域真空衰變的進度不同,進而誘導產生超視界的曲率擾動,并發現對宇宙小尺度曲率擾動的天文觀測(如:背景輻射溫度各向異性和譜畸變,超密暗暈的數密度等)可以用來限制相變參數(見下圖)。該研究對某些電弱相變、QCD能標一階相變和低能標暗區相變的相變參數以及對應的新物理模型給出了很強的限制。相關成果發表在國際著名的物理學雜志Phys. Rev. Lett 130 (2023) 051001上。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院相關項目的資助。

圖例:曲率擾動的不同觀測實驗對相變強度(α),相變速率(β/H*),和相變溫度(T*)的限制。左圖和中圖里灰色實線和灰色點虛線為通過引力波探測實驗(PPTA)和原初核合成對相變參數空間的限制。
論文鏈接:https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.130.051001。