We examine which information on the early cosmological history can be extracted from the potential measurement by third-generation gravitational-wave observatories of a stochastic gravitational wave background (SGWB) produced by cosmic strings. We consider a variety of cosmological scenarios breaking the scale-invariant properties of the spectrum, such as early long matter or kination eras, short intermediate matter and inflation periods inside a radiation era, and their specific signatures on the SGWB. This requires to go beyond the usually-assumed scaling regime, to take into account the transient effects during the change of equation of state of the universe. We compute the time evolution of the string network parameters and thus the loop-production efficiency during the transient regime, and derive the corresponding shift in the turning-point frequency. We consider the impact of particle production on the gravitational-wave emission by loops. We estimate the reach of future interferometers LISA, BBO, DECIGO, ET and CE and radio telescope SKA to probe the new physics energy scale at which the universe has experienced changes in its expansion history. We find that a given interferometer may be sensitive to very different energy scales, depending on the nature and duration of the non-standard era, and the value of the string tension. It is fascinating that by exploiting the data from different GW observatories associated with distinct frequency bands, we may be able to reconstruct the full spectrum and therefore extract the values of fundamental physics parameters.

中文翻译：

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超越宇宙弦的标准模型

我们研究了可以从第三代引力波天文台对宇宙弦产生的随机引力波背景 (SGWB) 的潜在测量中提取哪些关于早期宇宙学历史的信息。我们考虑了各种打破光谱尺度不变特性的宇宙学情景，例如早期的长物质或扭结时代、辐射时代内的短中间物质和暴胀期，以及它们在 SGWB 上的特定特征。这需要超越通常假设的标度制度，以考虑宇宙状态方程变化过程中的瞬态效应。我们计算了弦网络参数的时间演化，从而计算了瞬态期间的回路生产效率，并导出转折点频率的相应偏移。我们考虑了粒子产生对环路引力波发射的影响。我们估计了未来干涉仪 LISA、BBO、DECIGO、ET 和 CE 以及射电望远镜 SKA 的范围，以探测宇宙在其膨胀历史中经历了变化的新物理能级。我们发现给定的干涉仪可能对非常不同的能量尺度敏感，这取决于非标准时代的性质和持续时间，以及弦张力的值。令人着迷的是，通过利用来自与不同频段相关的不同 GW 天文台的数据，我们可能能够重建全光谱，从而提取基本物理参数的值。我们考虑了粒子产生对环路引力波发射的影响。我们估计了未来干涉仪 LISA、BBO、DECIGO、ET 和 CE 以及射电望远镜 SKA 的范围，以探测宇宙在其膨胀历史中经历了变化的新物理能级。我们发现给定的干涉仪可能对非常不同的能量尺度敏感，这取决于非标准时代的性质和持续时间，以及弦张力的值。令人着迷的是，通过利用来自与不同频段相关的不同 GW 天文台的数据，我们可能能够重建全光谱，从而提取基本物理参数的值。我们考虑了粒子产生对环路引力波发射的影响。我们估计了未来干涉仪 LISA、BBO、DECIGO、ET 和 CE 以及射电望远镜 SKA 的范围，以探测宇宙在其膨胀历史中经历了变化的新物理能级。我们发现给定的干涉仪可能对非常不同的能量尺度敏感，这取决于非标准时代的性质和持续时间，以及弦张力的值。令人着迷的是，通过利用与不同频段相关的不同 GW 天文台的数据，我们可能能够重建全光谱，从而提取基本物理参数的值。ET 和 CE 以及射电望远镜 SKA 来探测宇宙在其膨胀历史中经历了变化的新物理能量尺度。我们发现给定的干涉仪可能对非常不同的能量尺度敏感，这取决于非标准时代的性质和持续时间，以及弦张力的值。令人着迷的是，通过利用来自与不同频段相关的不同 GW 天文台的数据，我们可能能够重建全光谱，从而提取基本物理参数的值。ET 和 CE 以及射电望远镜 SKA 来探测宇宙在其膨胀历史中经历了变化的新物理能量尺度。我们发现给定的干涉仪可能对非常不同的能量尺度敏感，这取决于非标准时代的性质和持续时间，以及弦张力的值。令人着迷的是，通过利用来自与不同频段相关的不同 GW 天文台的数据，我们可能能够重建全光谱，从而提取基本物理参数的值。