Axion-pion thermalization rate in unitarized NLO chiral perturbation theory
本研究利用幺正化NLO手征微扰理论计算轴子–π介子散射，以提升手征展开的适用范围，为轴子退耦温度低于QCD相变温度时可靠确定热轴子遗迹密度提供关键输入。
2023-07-13 astro-ph.CO hep-ph
New cosmological mass limit on thermal relic axions
对宇宙学大尺度结构的观测提供了确定的中微子质量极限。我们将这一论点扩展到热遗迹轴子。我们计算了轴子的热冻结温度，从而它们的宇宙学丰度的基础上，他们与π介子的相互作用。对于强子轴子，我们发现了一个新的质量极限$m_a<1.05$ eV（95%CL），对应于$f_a>5.7\times 10^6$ GeV的轴子衰变常数的限制。对于其他模型，只有当轴子-π介子耦合被强烈抑制时，这种约束才被显著削弱。为了比较，我们注意到，同样的方法导致中微子的$\sum m_ν<0.65$ eV（95%CL）。
2005-04-07 astro-ph hep-ph
Novel cosmological bounds on thermally-produced axion-like particles
利用宇宙微波背景谱和重子声学振荡的数据，我们限制了热产生的类轴子粒子（这里是轴子）与光子和胶子的耦合。轴子具有明确的软破缺质量项，它是在早期宇宙中由轴子-光子或轴子-胶子过程热产生的，解释了该领域的最新进展。我们推导出迄今为止在$10^{-4} \lesssim m_a/{\rm eV} \lesssim 100$考虑的质量范围内最严格的轴子-胶子耦合的边界，取代了SN 1987 A的现有边界。轴子-光子耦合的界限与CAST合作的轴子质量$m_a \gtrsim 3\,$ eV的结果具有竞争力。鉴于未来CMB-S4任务的敏感性，我们对预测范围进行了评论。
2022-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Production of Thermal Axions across the ElectroWeak Phase Transition
轻轴子可能会像中微子一样留下宇宙背景。我们完成了研究的热轴子生产的电弱规模通过提供一个平稳和连续的治疗，通过两个阶段。聚焦于两个味道保存和违反耦合到第三代夸克，我们计算通过散射和衰变的热浴粒子产生的轴子的量。我们进行了一个模型独立的分析，在轴子有效耦合，我们也预测特定的微观QCD轴子的情况。这种可观测到的效应，通常由额外中微子的有效数量来参数化，高于未来CMB-S4调查的$1σ$灵敏度。此外，如果我们假设无量纲轴子耦合到标准模型粒子之间没有大的层次结构，未来的轴子太阳镜将为我们研究的参数区域提供一个互补的探针。
2020-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Production of Axions from Heavy Higgs Bosons
本文研究DFSZ型轴子模型中重希格斯玻色子衰变产生轴子的热产生机制，证明该过程与再加热温度无关，并探讨其对宇宙学观测的约束。
2024-11-10 hep-ph
Signatures of photon-axion conversion in the thermal spectra and polarization of neutron stars
在强磁场存在下，光子转化为轴子可以使磁化天体的辐射变暗。在这里，我们进行了详细的计算，旨在量化的光谱，光变曲线和极化的中子星（NS）的光子-轴子转换的签名。我们考虑到能量和角度依赖的转换概率和表面的热发射从NS。后者是从磁化大气模型，包括由于真空偏振的光子偏振模式转换的效果计算。由此产生的光谱模型，包括引力红移和光偏转的广义相对论效应，使我们能够对所观察到的NS光谱，光变曲线和偏振信号的光子到轴子转换的影响作出现实的预测。我们确定了转换的独特特征，例如当热点旋转远离观察者视线时，热点的有效面积增加。对于从整个表面发射的恒星，转换产生的视半径要么大于要么小于（取决于轴子质量和耦合强度）NS状态方程设定的极限。对于一个发射区，观察相位上，光子-轴子转换的结果在反转的偏振平面相对于无转换的情况。虽然我们确定的特征的定量细节取决于NS属性（磁场强度，温度）和轴子参数，光子-轴子转换引起的光谱和偏振签名是独特的，足以使NS非常有趣和有前途的探测器的轴子物理。
2012-01-25 astro-ph.HE hep-ph
Thermal axion production at low temperatures: a smooth treatment of the QCD phase transition
我们研究热轴子生产的限制规模。在更高的温度下，我们扩展了目前的计算，以考虑重夸克的质量，而我们在较低的温度下通过强子散射量化生产。在两个相反的区域之间匹配我们的结果，为我们提供了一个连续的轴子生产率跨越QCD相变。我们采用这样的速率来量化的轴子贡献的有效数量的中微子物种。
2022-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Early dark energy by dark Higgs, and axion-induced non-thermal trapping
我们提出了一个新的方案，早期暗能量（EDE）与暗希格斯被困在原点。为了保持这种暗希格斯粒子被捕获，直到物质辐射相等，我们使用由轴子相干振荡产生的非热暗光子，其捕获效果比热质量强得多。当捕获结束时，暗希格斯玻色子迅速衰变为暗光子，然后作为辐射红移。对于普通的墨西哥帽势，暗希格斯粒子的EDE方案非常适用，并且暗希格斯粒子自然从一开始就位于原点，因为它是能量增强点。因此，与轴子EDE不同，不需要精心设计势或相对于初始条件进行微调。有趣的是，轴子不仅产生暗光子，还解释了暗物质。我们发现可行的参数区域的轴子衰变常数和轴子质量的暗物质和$H_0$张力可以同时解释。我们还讨论了轴子-光子耦合时轴子的可探测性，并证明了轴子可以是QCD轴子。
2022-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Thermal axion production in the primordial quark-gluon plasma
本文计算了原初夸克-胶子等离子体中夸克和胶子散射热产生轴子的速率。为了得到与强规范耦合中的主导阶相一致的规范不变的有限结果，我们使用了系统场论方法，如硬热环重算和Braaten-Yuan公式。热产生的产量，去耦温度，和密度参数计算质量低于10毫电子伏的轴子。在这种情况下，当佩切-奎因尺度超过6 × 10^8 GeV时，相关的轴子数量在今天仍然可以是相对论性的，并且可以与轴子冷暗物质凝聚体共存。
2011-04-20 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Non-thermal Axion Dark Radiation and Constraints
Peccei-Quinn机制为强CP问题提供了一个简洁的解决方案。作为副产品，它提供了一个理想的暗物质候选者，“轴子”，尽管质量很小。因此，如果在暴胀结束后被大动量激发，轴子可以作为暗辐射。然而，最近的测量相对论自由度从宇宙微波背景辐射严格限制了丰富的这种额外的相对论物种。我们表明，超相对论性的轴子可以大量生产，如果Peccei-Quinn字段最初从潜在的最小位移。这在替代放置一个有趣的约束的轴子暗物质窗口与大衰变常数，预计将在未来的实验探测。此外，再加热温度的上限可以设置，这进一步限制了我们宇宙的热历史。
2016-09-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reconciling thermal leptogenesis with the gravitino problem in SUSY models with mixed axion/axino dark matter
成功实现热稀薄生成需要再加热温度T_R \agt 2 \times 10^9 GeV，这显然与具有TeV尺度引力子的超对称模型相冲突，后者需要更低的T_R以避免大爆炸核合成（BBN）约束。我们发现，混合轴子/轴子暗物质可以在m_{\tG} \agt为30 TeV、具有相当高的Peccei-Quinn破缺标度和初始失准角θ i < 1的模型中协调热稀薄生成和引力子问题.我们计算了轴子和轴子暗物质生产从四个来源，并施加BBN约束的长寿命引力子和中性子。此外，我们讨论了几个超对称模型，自然有几十TeV的数量级的引力子质量。我们发现，在汤川统一超对称性和AMSB与一个葡萄酒般的最轻的neutralino难以调和。然而，T_R \sim 10^{10}-10 12} GeV可以很容易地在有效超对称性和基于混合模异常调解的模型中实现。这种情况的后果包括：1.大型强子对撞机超对称性的发现应该与具有大引力子质量的超对称性模型相一致。表观中性伴子残余丰度Ω_{ \tz_1 }h^2 \alt 1，3.不应发现WIMP直接或间接检测信号，以及4.轴子质量应小于\sim 10^{-6} eV，略低于微波腔轴子探测实验探索的常规范围。
2010-12-07 astro-ph.HE hep-ph
Thermal leptogenesis and the gravitino problem in the Asaka-Yanagida axion/axino dark matter scenario
成功地实现热稀薄发生需要膨胀后的再加热温度T_R超过~2 \times 10^9 GeV。如此高的T_R值通常会导致早期宇宙中引力子的过度产生，这将引起主要与BBN约束的冲突。Auburn和Yanagida（AY）提出，如果采用质量等级m（sparticle）>m（gravitino）> m（axino），m（axino）keV，则这两个问题可以在Peccei-Quinn增广MSSM（PQMSSM）的上下文中得到调和。我们计算了AY方案中混合轴子/轴子暗物质的残余丰度，并研究了在什么条件下可以产生足够的热稀薄生成T_R值。高的PQ破缺尺度fa可以抑制轴子的产生，而小的真空失准角θ i可以抑制轴子的产生。大的f_a值导致中性伴子的衰变较晚。为了避免BBN的限制，AY方案需要低的中性伴子热丰度和高的中性伴子质量值。我们把晚期衰变的萨克逊介子的熵产生包括在内，发现萨克逊介子通常至少要比引力子重几倍。一个可行的AY方案表明，LHC应该发现一个与弱尺度超引力相一致的超对称粒子谱;表观中性伴子丰度很低;应该出现一个可能的轴子探测信号（可能具有亚微电子伏特范围内的m_axion），但不应该观察到WIMP暗物质的直接或间接信号。
2011-02-14 astro-ph.HE hep-ph
Thermal axions with multi-eV masses are possible in low-reheating scenarios
根据最新的宇宙学观测结果，我们修正了低再热宇宙学方案中强子轴子的宇宙学质量边界，再热温度为$T_{\rm RH}~\le 100$ MeV。在这种情况下，中微子退耦将不受影响，而热轴子遗迹丰度被抑制。此外，在低再热温度的情况下，轴子的温度更低，因此其丰度的界限可能会放宽。由于这两个事实，宇宙学对轴子的质量限制被放宽了。使用国家的最先进的宇宙学数据和表征轴子-π介子相互作用的手征微扰理论的领导秩序，我们发现在标准情况下的轴子质量绑定$m_a < 0.26$ eV。然而，质量为$m_a \simeq 1$ eV或更重的轴子，将允许再加热温度为$T_{\rm RH} \lesssim 80$ MeV。多电子伏的轴子将超出目前和计划中的太阳轴子日光望远镜的质量灵敏度，需要新的实验方法来检测。
2021-07-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the parameters of axion from measurements of thermal Casimir-Polder force
通过测量$^{87}$ Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体与SiO $_2$板之间的热Casimir-Polder力，得到了轴子和类轴子与质子和中子的赝标耦合常数的更强约束.为此，计算了由于两个轴子交换作用在凝结云和平板之间的附加力。所得到的约束是指从0.1meV到0.3eV的轴子质量与目前认为最有前途的0.01meV到10 meV的区域重叠。
2014-02-06 hep-ph quant-ph
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Axion constraints in non-standard thermal histories
通常认为，暗物质是在辐射主导时代产生的。然而，在大爆炸核合成之前，没有直接的证据表明辐射占主导地位。考虑了两种非标准热历史。在低温再加热情景中，辐射支配最晚开始于1 MeV，并且在此之前产生了显著的熵。热轴子遗迹丰度被抑制，宇宙学对轴子的限制被放松。对于再加热温度低于35兆电子伏，大尺度结构限制的轴子质量被解除。来自物质总密度的剩余约束被显著放松。对于较高的再热温度，也放宽了约束。在kination的情况下，一个更温和的变化，宇宙学的轴子约束。从氦丰度和下一代大尺度结构调查的轴子和低温再加热的未来可能的约束进行了讨论。
2008-05-25 astro-ph hep-ph
Dilution of axion dark radiation by thermal inflation
Peccei-Quinn（PQ）机制中的轴子为解决粒子物理标准模型中的强CP问题提供了一个有希望的解决方案。相干产生的PQ标量场可能主导早期宇宙的能量密度，并衰变为相对论性轴子，这将与当前的暗辐射约束相冲突。我们研究了由$U(1)$规范希格斯场驱动的热膨胀稀释这种轴子的可能性。一个动机良好的额外规范$U(1)$是局部$B-L$对称性。我们还讨论了$U(1)_{B-L}$的情况下，在这样的宇宙学和一个可用的重子生成机制的含义。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Thermal QCD Axions across Thresholds
早期宇宙中的热轴子产生会经历几个质量阈值，并且由此产生的速率可能会在它们之间发生显着变化。针对不可见QCD轴子的KSVZ和DFSZ框架，我们对阈值范围内的热产生进行了系统的分析，并给出了光滑的速率结果。QCD的相变是这两类模型的障碍。对于强子KSVZ轴子，我们还处理生产的重色费米子下的Peccei-Quinn对称性收费的质量周围的温度。在DFSZ框架内，标准模型费米子在这种对称性下带电，额外的阈值是重希格斯玻色子质量和电弱相变。我们研究了宇宙学的影响，具体侧重于量化的有效数量的中微子物种的轴子暗辐射，并探讨未来的CMB-S4调查的发现范围。
2021-11-02 astro-ph.CO hep-ph
Galaxy Cluster Thermal X-Ray Spectra Constrain Axion-Like Particles
类轴子粒子（ALP）和光子在磁场存在下相互转换。在keV能量的环境中的星系团，转换概率可以成为未抑制的轻ALP。将热X射线光子转换为ALP可以在星系团热韧致辐射谱中引入台阶状特征，我们认为现有的星系团X射线数据应该足以将低质量区$m_a \lesssim 1 \times 10^{-12}\,{\rm eV}$中ALP的边界扩展到$M \sim 7\times 10^{11}\, {\rm GeV}$，对于$10^{11}\, {\rm GeV} < M \lesssim 10^{12}$ GeV的光ALP，产生了有趣的和独特的观测特征，可以通过现有的和即将到来的X射线来探测（和潜在的X射线偏振）观测星系团。
2015-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting signatures of thermal axions in nonstandard cosmologies
本文利用连续平滑的胶子与光子耦合相互作用速率，重新研究非标准宇宙学中强子型热轴子的形成，改进低温再加热限制并首次约束早期物质主导情景。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Axion domain walls and thermal friction
INFN, Laboratori Nazionali del Sud（意大利国家核物理研究所，南方实验室）
本文提出基于非平衡量子场论的新分析框架，研究轴子域墙网络的演化及热摩擦效应，以改进轴子暗物质的预测。
2025-12-29 hep-ph
An improved cosmological bound on the thermal axion mass
遗迹热轴子可能在宇宙结构形成理论中扮演额外热暗物质成分的角色。通过结合最近的观测数据，我们改进了以前的宇宙学界限的轴子质量在所谓的强子轴子窗口。在95%c.l.，我们得到了轴子质量m_a < 0.42eV的极限。在99%c.l.时，m_a < 0.72eV。这里提出的分析的一个新的方面是包含大量的中微子，以及它们如何影响轴子质量的约束。例如，如果中微子质量属于一个倒层次方案，则上述约束在95%c. l.处改进为m_a < 0.38eV。在99%c.l.时，m_a < 0.67eV。来自CAST实验的未来数据将提供对宇宙学界限的直接检验。
2007-05-18 astro-ph gr-qc hep-ph
Thermal Alignment as a Pathway to Axion Dark Matter
Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Khazar University（阿塞拜疆大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）；Kimyo International University in Tashkent（塔什干化学国际大学）
该研究通过推导惯性朗之万系统的相空间协方差界，结合有限温度规范理论，表明热对齐可决定可计算的后期轴子暗物质态，而非仅均匀位移。
2026-08-06 hep-ph
Cosmology of Radiatively Generated Axion Scale
本文讨论了超对称轴子模型的一些宇宙学方面，其中轴子尺度是辐射产生的弱尺度和普朗克尺度。它们包括热膨胀，由振荡Peccei-Quinn平子衰变产生的轴子，晚期重子生成，以及在热膨胀场景中提高轴子尺度的宇宙学上限的可能性。
1997-01-05 hep-ph
Gravitational wave background from vacuum and thermal fluctuations during axion-like inflation
我们重新审视的框架轴子类通货膨胀的可能性，即耦合的暴胀到一个非阿贝尔拓扑电荷密度可能会导致产生一个快速热化热浴。色散（质量）和吸收（摩擦）效应都包括在内。对于唯象可行的参数，系统仍然处于弱温膨胀状态（热摩擦$\ll$哈勃率）。对于张量扰动，我们导出了一个包含真空和热产生的插值公式。后者在LISA窗口中产生与模型无关的频率形状$\sim f_0^3$，其系数允许测量热时期的最大剪切粘度。然而，要找到系数大到足以观测的模型是一个挑战。
2022-12-13 astro-ph.CO hep-ph
Neutralino, axion and axino cold dark matter in minimal, hypercharged and gaugino AMSB
基于反常介导超对称破缺（AMSB）的超对称模型通常会产生一个中性的wino作为WIMP冷暗物质（CDM）的候选者，其热丰度远低于测量值。在这里，我们调查了四个方案，以调和AMSB暗物质与测量丰度：1。由于标量场（{ \it e.g}模量）的衰减而产生的非热wino，2.非热wino生产由于衰变的引力子，3。非热wino生产由于重axino衰变，和4。轴子LSP的情况，其中CDM的大部分由轴子和热产生的轴子组成。在情况1和2中，我们期望wino CDM构成整个测量的DM丰度，并且我们调查wino样WIMP的直接和间接检测率。Wino直接探测率可以很大，更重要的是，从下面限定，使得吨级稀有液体探测器应该访问m_{\tz_1} \alt 500 GeV的所有参数空间。通过中微子望远镜和太空宇宙射线探测器的间接wino探测率也很高。在情况3中，DM将由轴子加维诺混合物组成，其确切比例非常依赖于模型。在这种情况下，轴子和类似wino的WIMP都有可能被实验检测到。在案例4中，我们计算出宇宙膨胀后的再加热温度。在这种情况下，没有直接或间接的WIMP信号应该看到，虽然直接检测遗迹轴子可能是可能的。对于每一个DM的情况下，我们显示的最小AMSB模型的结果，以及超荷和gaugino AMSB模型。
2010-06-18 astro-ph.HE hep-ph
Cosmological Implications of Radiatively Generated Axion Scale
我们研究超对称轴子模型的宇宙学意义，其中轴子尺度是辐射产生的。这样的模型导致了所谓的热膨胀，随后的再加热应该被限制在核合成时不产生太大的轴子能量密度。我们研究它是如何合理的，这种核合成约束是满足强子和Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitskii型轴子模型。本文还讨论了重子生成和在热膨胀情况下提高轴子尺度宇宙学上界的可能性。
1996-08-03 hep-ph
Thermal production of astrophobic axions
本研究针对天体物理约束下标准QCD轴子对暗辐射贡献可忽略的问题，计算并构建了耦合被抑制的厌星轴子模型，发现其可产生可观的$ΔN_{\text{eff}}$，且多数处于未来多项实验的探测范围内。
2024-03-08 hep-ph
Axions and saxions from the primordial supersymmetric plasma and extra radiation signatures
我们计算了在原始超对称等离子体中通过夸克、胶子、方子和胶子的散射热产生轴子和Saxon的速率。系统的场论方法，如硬热回线重算，以规范不变的方式获得一个有限的结果，是一致的强规范耦合的领导秩序。我们计算了轴子和介子的热产额和退耦温度。在一般情况下，氙衰变成轴子是可能的，发射出的轴子可以在大爆炸核合成之前和之后很久就构成额外的辐射。我们更新了有关的限制，最近的研究所施加的原始氦-4丰度和精确的宇宙学的宇宙微波背景和大尺度结构。我们表明，在这些研究中看到的额外辐射的趋势可以解释为后期衰变的热axion到轴子和即将到来的普朗克结果将探测超对称轴子模型具有前所未有的灵敏度。
2013-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological mass limits on neutrinos, axions, and other light particles
宇宙物质分布的小尺度功率谱与其他宇宙学数据一起提供了热暗物质分数的灵敏测量，导致限制性中微子质量限制。我们将这一论点推广到低质量热遗迹的一般情况。我们改变宇宙的热退耦时期，宇宙的辐射含量，以及新粒子的自旋自由度。我们的治疗涵盖了各种情况下的活动加上不育中微子或轴子样粒子。对于三个简并大质量中微子，我们重现了m_nu < 0.34 eV的著名极限。在3个无质量和1个完全热化的无菌中微子的3+1方案中，我们发现mnu <1.0eV。热产生的QCD轴子必须满足m_a < 3.0 eV的条件，这超过了直接用望远镜搜索的限制，但也为CAST实验发现太阳eV质量的轴子留下了空间。
2004-04-16 hep-ph
New cosmological bounds on hot relics: Axions $\&$ Neutrinos
如果在自然界中实现，轴子可以在早期宇宙中通过热过程大量产生，有助于热遗迹的质量-能量密度。根据最近的宇宙学观测，我们分析了两个不同的热过程中的一个现实的混合热暗物质的情况下，其中也包括大量的中微子。考虑到轴子-胶子热化通道，我们导出了热遗迹质量$m_a < 7.46$ eV和$\sum m_ν< 0.114$ eV的最大限制边界，它们都是在95% CL;在研究轴子-π介子散射时，在不假设轴子-π介子相互作用的任何特定模型和保持手征微扰理论的有效范围内，我们的最大约束边界改进为$m_a<0.91$ eV和$\sum m_ν< 0.105$ eV，两者均为95% CL。有趣的是，在这两种情况下，中微子的总质量都非常接近中微子质量排序的预测。如果未来的地球双β衰变和/或长基线中微子实验发现自然质量排序是颠倒的，这可能会排除目前允许的热轴子窗口的广泛区域。因此，我们的研究结果强烈支持多信使搜索的轴子和中微子的属性，连同他们的预期灵敏度的联合分析。
2021-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Mixed axion/gravitino dark matter from SUSY models with heavy axinos
我们研究了超对称轴子模型中的暗物质产生率，该模型以质量等级m_引力伴子<< m_中性伴子<< m_轴子为代表。在这样的模型中，人们期望暗物质由轴子/引力子混合物组成。在提出这样一个质量层次可能出现的动机，我们研究暗物质生产的SUSY金-Shifman-Vainshtein-Zakharov（KSVZ）模型，SUSY Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型和混合模型包含KSVZ和DFSZ的贡献。引力伴子可以通过热或非热的方式从axino、saxion或neutralino衰变中产生。我们得到了由于引力子产生过剩而导致的T_R的上界，包括热过程和非热过程。当T_R接近上界时，则暗物质倾向于引力子主导，但当T_R远低于上界时，则轴子主导更为典型，尽管在许多情况下我们发现了可比较的轴子和引力子的混合物。在这类模型中，我们最终期望检测到遗迹轴子，但没有WIMP信号，尽管超对称性最终应该在对撞机上被发现。
2015-04-17 hep-ph
Thermal axion production at hard and soft momenta
本文研究早期宇宙热轴子对 $N_{\ m eff}$ 的贡献，采用三种纳入软胶子集体动力学的方案计算产生率并求解 Boltzmann 方程，量化其约 0.002 的理论不确定性。
2025-01-10 astro-ph.CO hep-ph
Coupled Boltzmann calculation of mixed axion/neutralino cold dark matter production in the early universe
我们计算了混合轴子/中性伴子冷暗物质的残余丰度，它出现在R-宇称守恒超对称（SUSY）模型中，其中强CP问题由Peccei-Quinn（PQ）机制与一个concommitant轴子/轴子/axino超多重态解决.通过数值求解耦合波尔兹曼方程，我们包含了1的综合影响。热axino生产级联衰变到一个neutralino LSP，2。热saxion生产和生产通过相干振荡随着级联衰变和熵注入，3。热中性伴子的产生和再湮灭后的axino和saxion衰变，4。引力子的产生和衰变;轴子的产生都是热的和通过振荡。对于标准中性伴子热丰度太高的超对称模型，我们发现超对称PQ粒子的综合效应不足以将中性伴子丰度降低到其测量值，同时尊重来自BBN的晚衰变中性粒子的边界。然而，标准中性伴子丰度不足的模型现在可以允许中性伴子或轴子支配暗物质，而且，这些模型可以允许PQ破缺标度f_a被推高到10^{14}-10 15} GeV的范围，这是弦论模型通常预期的范围。
2011-12-28 hep-ph
Cosmological forecasts on thermal axions, relic neutrinos and light elements
未来宇宙微波背景和重子声学振荡测量的目标之一是提高中微子区的测量精度，提高对早期宇宙超暗辐射的灵敏度。在本文中，我们研究如何将这些改进转化为约束力的基本粒子的标准模型，涉及到量子色动力学（QCD）相变前热化的轴子散射与胶子动机良好的扩展。假设一个基准的$Λ$ CDM宇宙学模型，我们模拟了未来的数据阶段IV CMB和暗能量光谱仪（DESI）的调查和分析的混合方案的轴子和中微子热暗物质。我们还进一步说明了这些QCD轴子对大爆炸核合成预测的轻元素丰度的影响。最具约束力的预测限制的热遗迹质量是$m_{\rm a} \lesssim 0.92$ eV和$\sum m_ν\lesssim 0.12$ eV在95%的置信水平，表明未来的宇宙观测可以大大提高目前的边界，支持多信使分析的轴子，中微子和原始轻元素的属性。
2022-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Thermal inflation, baryogenesis and axions
在以前的论文中，我们提出了一个简单的扩展的最小超对称标准模型，从而产生了热膨胀和重子生成在一个自然的和显着一致的方式。在本文中，我们考虑我们的模型的$λ_ϕ= 0$特殊情况下，这是最小的方式，将一个Peccei-Quinn对称。轴子/平子成为最轻的超对称粒子，具有$m_\axino \sim 1$到$10 \GeV$，并且通常在平子衰变期间过度产生。有趣的是，对于$m_\axino \sim 1 \GeV$、$f_a \sim 10^{11}$到$10^{12} \GeV$和$|μ| \sim 400 \GeV$到$2 \TeV$，暗物质丰度最小化，其丰度与观测到的丰度一致，并且具有大量的轴子和轴子。因此，对于这些值，重子丰度自然与观测到的丰度相匹配。
2008-11-04 hep-ph
Thermal axion production in QCD from the lattice
Institut für Kernphysik, Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学核物理研究所）
本文提出用欧几里得晶格QCD直接计算光锥上拓扑荷密度谱函数的加权积分，从而无需解析延拓即可获得早期宇宙热轴子产生率，并在纯胶子QCD中验证了可行性。
2026-10-06 hep-lat hep-ph
Coherent and Stochastic Axion Dark Matter from Thermal Relaxation
Shanxi Technology and Business University（山西工商学院）；Yildiz Technical University（伊尔迪兹理工大学）；Walailak University（瓦拉莱克大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Kimyo International University in Tashkent（塔什干基莫国际大学）；Istanbul University（伊斯坦布尔大学）
该研究探讨轴子暗物质的热弛豫过程，推导膨胀等离子体中相干场与随机动量模式的演化关系，发现热弛豫决定轴子暗物质的组成、动量分布与输运结构，弱耦合实现可满足暗物质相关观测约束。
2026-08-07 gr-qc hep-ph hep-th
Axion Cosmology
1.热轴子2.第三章.第四章域墙问题第五章.第六章.轴子等曲率扰动
2006-11-10 astro-ph hep-ph
Axions in the Early Universe
强CP问题的Peccei-Quinn解提供了一个富有宇宙学意义的框架。如果早期有热浴，热轴子的产生是不可避免的。浴粒子的散射和衰变过程可以将相对论性轴子倾倒在原始等离子体中，如果产生大量的粒子，它们可以在探测早期和晚期宇宙的宇宙学观测中留下可观测的特征。我们提出了最近的和显着的改进计算的轴子生产率为不同的情况下，并应用这些结果来预测生产的轴子的丰度。最后，我们提供更新的宇宙学界限的QCD轴子质量。
2022-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark and visible matter with broken R-parity and the axion multiplet
R宇称的一个小破缺调和了热稀薄生成、引力子暗物质和原始核合成。我们发现，同样的破缺放宽宇宙学界限的轴子多重态。自然预期的光谱成为允许的和后期粒子衰变的界限变得如此之弱，它们被非热轴子生产的界限所取代。在这个意义上，强CP问题是破R-宇称的另一个动机。
2011-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter from frictional misalignment
我们研究了在僻静的热浴中类轴子粒子（ALP）与黑暗的非阿贝尔规范扇区的相互作用引起的闪锌矿引起的热摩擦对轴子暗物质丰度的影响。热摩擦可以通过延迟振荡的开始来增强轴子遗迹密度，也可以通过阻尼振荡来抑制它。我们推导出一个解析公式的\emph{frictional adiabatic invariant}，它保持不变，沿轴子的演变，这使我们能够计算的轴子遗迹密度在一般设置。即使在最小的情况下，其中一个单一的规范组是负责的ALP质量和摩擦力的产生，我们发现，由此产生的暗物质丰度从错位机制偏离了轴子质量$m_a\gtrsim 100 \; {\rm eV}$的标准方案。我们还概括了我们的分析的情况下，规范场，引起摩擦和规范部门负责的ALP质量是不同的，他们的耦合到轴子有一个大的层次结构，可以证明通过对齐或发条的情况。我们发现，这是很容易打开的ALP参数空间，由此产生的轴子丰度相匹配的观察到的暗物质遗迹密度在传统的过度和不足的制度。这个结论也适用于QCD轴子。
2023-02-14 hep-ph
Relic Neutrinos, thermal axions and cosmology in early 2014
我们提出了最新的宇宙学界限的总和活跃的中微子质量，以及扩展的宇宙学的情况下，额外的热遗物，热轴子或不育中微子物种。我们的分析考虑了2014年初所有现有的宇宙学数据，包括来自重子振荡光谱巡天的最近和最精确的重子声学振荡（BAO）测量。在最小的三个活动中微子的情况下，我们发现在95%CL的组合的CMB，BAO和哈勃空间望远镜的测量的哈勃常数的总和mnu < 0.22 eV。当加入普朗克星系团星表中的sigma_8和Omega_m对星系数计数的约束时，三个活跃中微子质量之和约为0.3 eV的非零值在大于3个标准差时是明显有利的。这种对非零热残余质量的偏好在热轴子和大质量无菌中微子方案中几乎完全消失。额外的轻物质有助于相对论自由度的有效数量，通过Neff参数化。我们发现，当考虑到最近从BICEP 2实验中检测到的B模偏振时，在LCDM+r模型的框架内对组合CMB数据的分析给出Neff= 4.00pm 0.41，表明存在超过95%c.l.的额外相对论遗迹。只有CMB数据。
2014-03-19 astro-ph.CO hep-ph
Heating Up the Black Hole X-ray Binary Accretion Disk by Superradiance
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Iowa（爱荷华大学）；University of Notre Dame（圣母大学）
本研究提出利用黑洞X射线双星的热X射线谱探测超轻轴子超辐射云，通过轴子与等离子体费米子的导数耦合加热吸积盘，可得到轴子-电子耦合的约束，灵敏度与XENONnT相当。
2026-08-20 astro-ph.HE hep-ph
CMB constraints on $U(1)$ axion warm inflation
提出类轴子粒子与$U(1)$规范场相互作用的温暴胀模型，利用电磁场热涨落产生耗散与反作用，并借助CAMB和CosmoMC以CMB数据约束参数。
2025-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Prospects for Searching Thermal Effects, Non-Newtonian Gravity and Axion-Like Particles: Cannex Test of the Quantum Vacuum
考虑了量子真空的CANNEX（Casimir And Non-Newtonian force Experiment）检验，该检验旨在测量两平行平板间大间距的Casimir压力梯度，并对宇宙学中暗能量的变色龙模型进行了参数约束.的测量方案的修改建议，允许同时测量的Casimir压力和它的梯度在一个实验中。结果表明，通过几项改进，CANNEX测试将能够加强对Yukawa型相互作用参数的约束，在很宽的相互作用范围内可达一个数量级。核子和类轴子粒子之间的耦合常数的约束，这被认为是最可能的组成暗物质，也可以加强在一个区域的轴子质量从1到100 meV。
2019-03-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Experimental evidence of dark matter axions identical to solar axions and the absence of the "fifth" carrier force for the Higgs field
本文基于太阳轴子光度与捕获 ADM 的实验证据，提出热轴子暗物质演化为 ADM、重子物质及相干温暗物质轴子的混合模型，并指出 Higgs 场不存在“第五”载力子。
2023-08-15 hep-ph
Relaxing Isocurvature Bounds on String Axion Dark Matter
当暴胀标度很高时，轻标量在暴胀过程中会产生很大的量子涨落，如果暴胀标度足够长，轻标量会产生CDM等曲率扰动，这一扰动受到普朗克数据的严格限制。专注于弦轴子等轻标量，我们表明，热膨胀可以提供足够大的熵产生稀释CDM等曲率扰动。重要的是，有效的稀释是可能的弦轴子，因为有效地没有二次相干振荡诱导结束时的热膨胀，相反的模场。我们还研究了轴子暗物质的生存能力与质量约7千电子伏的起源的3.5千电子伏的X射线线过剩，在存在大熵产生。
2014-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Warming up cold inflation
轴子是暴胀子的一个很好的候选者，因为它的移位对称性避免了破坏许多单场模型的辐射修正。然而，轴子一般耦合到规范扇区。当轴子在膨胀过程中缓慢滚动时，这种耦合会导致产生一个非稀释的热浴，这种情况被称为“热膨胀”。“这种热浴可以极大地改变通货膨胀动力学和可观察到的预测。在本文中，我们证明了一个热浴可以形成各种各样的初始条件。此外，我们发现，轴子膨胀变得温暖的大范围的耦合，并明确映射的参数空间的两个轴子膨胀势。我们表明，在大区域的参数空间，轴子膨胀模型一旦被假定为安全的“冷”，实际上是温暖的，必须在这种情况下重新评估。
2021-11-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Thermal Dark Photon Dark Matter, Coscattering, and Long-lived ALPs
本文在暗轴子门户模型下研究暗光子暗物质的热退耦，系统比较共散射、媒介子退耦与共湮灭三种机制，并探讨长寿命 ALP 在对撞机探测中的前景。
2025-02-17 hep-ph
Using $ΔN_{\rm eff}$ to constrain preferred axion model dark matter
本文利用普朗克对$\Delta N_{\rm eff}$的测量，通过重夸克衰变产生的暗辐射区分优选轴子模型，现有约束可排除40%典型模型的参数空间。
2025-03-25 hep-ph
Thermalized Axion Inflation
我们分析了暴胀模型的动力学与耦合的暴胀$ϕ$规范场的形式$ϕF \tilde{F}/f$，在轴子的情况下。已知这会导致规范场指数放大的不稳定性，由参数$ξ= \dotϕ/(2fH)$控制，这会强烈影响宇宙学扰动甚至背景的产生。我们表明，涉及规范场的散射率可以变得大于膨胀率$H$，由于非常大的占领数，并创建一个热浴的温度$T$的粒子在膨胀过程中。在热状态下，能量被转移到更小的尺度上，从根本上改变了这种情况的预测。因此，我们认为，以前的限制$ξ$缓解。如果规范场具有标准模型相互作用，这自然会提供再加热，那么在微扰性约束和反反应发生之前，它们已经在$ξ\gtrsim2.9$处热化。在SM相互作用的情况下（即暗光子），我们发现，规范场和暴胀子扰动热化，如果$ξ\gtrsim3.4$ ;然而，观测需要$ξ\gtrsim6$，这是上面的微扰和反反应的界限，所以需要一个专门的研究。然而，热化之后，由于不稳定性和规范场热质量之间的竞争，系统应该会发生非平凡的演化。如果热质量和不稳定性平衡，我们预期平衡温度为$T_{eq} \simeq ξH/\bar{g}$，其中$\bar{g}$是有效规范耦合。最后，我们估计的频谱扰动，如果$ϕ$是热的，并发现张量标量比抑制$H/(2T)$，如果张量不热化。
2017-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
No Warm Inflation From a Vanilla Axion
Arnold Sommerfeld Center, Ludwig-Maximilians-Universit\"at, Theresienstraße 37, 80333 M\"unchen, Germany；Centre for Cosmology, Particle Physics
本文证明具有离散位移对称性的普通轴子无法实现热摩擦主导的强暖慢滚暴胀，仅弱状态可能但受超普朗克衰变常数困扰，并讨论非最小及类轴子模型。
2025-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
