Constraining the cosmic strings gravitational wave spectra in no-scale inflation with viable gravitino dark matter and nonthermal leptogenesis

被引：21

作者：

Ahmed, Waqas ^{[1
]}

Junaid, M. ^{[2
]}

Nasri, Salah ^{[3
,4
]}

Zubair, Umer ^{[5
]}

机构：

[1] Hubei Polytech Univ, Sch Math & Phys, Huangshi 435003, Hubei, Peoples R China

[2] Natl Ctr Phys, Islamabad 44000, Pakistan

[3] United Arab Emirates Univ, Dept Phys, Abu Dhabi 15551, U Arab Emirates

[4] Abdus Salaam Int Ctr Theoret Phys, I-34151 Trieste, Italy

[5] Univ Delaware, Dept Phys & Astron, Newark, DE 19716 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2022年 / 105卷 / 11期

关键词：

BARYOGENESIS; SEARCHES; NUMBER;

D O I：

10.1103/PhysRevD.105.115008

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We revisit the hybrid inflation model gauged by U(1)(B-L) extension of the minimal supersymmetric standard model in a no-scale background. Considering a single predictive framework, we study inflation, leptogenesis, gavitino cosmology, and the stochastic background of gravitational waves produced by metastable cosmic strings. The spontaneous breaking of U(1)(B-L) at the end of inflation produces a network of metastable cosmic strings, while the interaction between the U(1)(B-L) Higgs field and the neutrinos generate heavy Majorana masses for the right-handed neutrinos. The heavy Majorana masses explain the tiny neutrino masses via the seesaw mechanism, a realistic scenario for reheating and nonthermal leptogenesis. We show that a successful nonthermal leptogenesis and a stable gravitino as a dark matter candidate can be achieved for a wide range of reheating temperatures and U(1)(B-L) symmetry breaking scales. The possibility of realizing metastable cosmic strings in a grand unified theory setup is briefly discussed. We find that a successful reheating with nonthermal leptogenesis and gravitino dark matter restricts the allowed values of string tension to a narrow range 10(-9) less than or similar to G mu CS less than or similar to 8 x 10(-6), predicting a stochastic gravitational-wave background that lies within the 1 sigma bounds of the recent NANOGrav 12.5-yr data, as well as within the sensitivity bounds of future GW experiments.

引用

页数：13

共 91 条

[1] Search for the isotropic stochastic background using data from Advanced LIGO's second observing run [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Anand, S. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Arnaud, N. ;

Aronson, S. M. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Badaracco, F. ;

Bader, M. K. M. ;

Bae, S. .

PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (06)

[2] Exploring the sensitivity of next generation gravitational wave detectors [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arun, K. G. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Baker, P. T. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barr, B. ;

Barsotti, L. ;

Bartlett, J. ;

Bartos, I. ;

Bassiri, R. ;

Batch, J. C. ;

Baune, C. ;

Bell, A. S. ;

Berger, B. K. ;

Bergmann, G. ;

Berry, C. P. L. ;

Betzwieser, J. ;

Bhagwat, S. ;

Bhandare, R. ;

Bilenko, I. A. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2017, 34 (04)

[3] Constraints on Primordial Gravitational Waves Using Planck, WMAP, and New BICEP2/Keck Observations through the 2015 Season [J].

Ade, P. A. R. ;

Ahmed, Z. ;

Aikin, R. W. ;

Alexander, K. D. ;

Barkats, D. ;

Benton, S. J. ;

Bischoff, C. A. ;

Bock, J. J. ;

Bowens-Rubin, R. ;

Brevik, J. A. ;

Buder, I. ;

Bullock, E. ;

Buza, V. ;

Connors, J. ;

Cornelison, J. ;

Crill, B. P. ;

Crumrine, M. ;

Dierickx, M. ;

Duband, L. ;

Dvorkin, C. ;

Filippini, J. P. ;

Fliescher, S. ;

Grayson, J. ;

Hall, G. ;

Halpern, M. ;

Harrison, S. ;

Hildebrandt, S. R. ;

Hilton, G. C. ;

Hui, H. ;

Irwin, K. D. ;

Kang, J. ;

Karkare, K. S. ;

Karpel, E. ;

Kaufman, J. P. ;

Keating, B. G. ;

Kefeli, S. ;

Kernasovskiy, S. A. ;

Kovac, J. M. ;

Kuo, C. L. ;

Larsen, N. A. ;

Lau, K. ;

Leitch, E. M. ;

Lueker, M. ;

Megerian, K. G. ;

Moncelsi, L. ;

Namikawa, T. ;

Netterfield, C. B. ;

Nguyen, H. T. ;

O'Brient, R. ;

Ogburn, R. W. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (22)

[4] Planck 2015 results XIII. Cosmological parameters [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Bartolo, N. ;

Battaner, E. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bonavera, L. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

Davis, R. J. ;

de Bernardis, P. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 594

[5] Planck 2013 results. XXV. Searches for cosmic strings and other topological defects [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Armitage-Caplan, C. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Bartolo, N. ;

Battaner, E. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bonavera, L. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Bridges, M. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chiang, L. -Y ;

Chiang, H. C. ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

Davis, R. J. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571

[6]

Afzal A., arXiv

[7] Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters [J].

Aghanim, N. ;

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Challinor, A. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Contreras, D. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[8] Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods [J].

Aghanim, N. ;

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Casaponsa, B. ;

Challinor, A. ;

Chiang, H. C. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Rosa, A. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. ;

Fernandez-Cobos, R. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[9]

Ahmed W, 2022, Arxiv, DOI arXiv:2109.14838

[10]

Ahmed W, 2022, Arxiv, DOI arXiv:2201.12789

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →