Axino Cold Dark Matter Revisited
轴子模型的超对称版本中出现了轴子，它是冷或热暗物质的天然候选者。在这里，我们重新审视轴子暗物质产生的热和非热在最近的发展。首先讨论了几种KSVZ和DFSZ模型中相对于低能轴子的轴子定义。然后，我们回顾和改进的主要QCD生产的计算，以避免非物理的横截面，并根据模型，包括生产通过SU（2）和U（1）相互作用和汤川耦合。
2012-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Axion Cosmology Revisited
轴子产生的失准机制取决于温度依赖的轴子质量。后者最近已确定内的相互作用瞬子液体模型（IILM），并首次提供了一个良好的动机轴子质量的所有温度。我们重新审视的限制放在轴子参数空间的光，这个新的质量函数。我们发现一个准确的和更新的约束$ f_a \le 2.8(\pm2)\times 10^{11}\units{GeV}$或$m_a \ge 21(\pm2) \units{μeV}$从经典的轴子窗口（热的情况下）的错位机制。然而，这被导致$ f_a \lesssim 3.2^{+4}_{-2} \times 10^{10} \units{GeV}$或$m_a \gtrsim 0.20 ^{+0.2}_{-0.1} \units{meV}$的轴子弦辐射所取代。在此分析中，我们注意精确计算的有效自由度，并填补了文献中的空白，我们提出了准确的拟合公式。我们精确地求解了演化方程，发现迄今为止使用的分析结果通常低估了完整的数值解的2-3倍。在暴胀的情况下，轴子诱导等曲率波动和限制允许的暴胀规模$H_I$。考虑到非调和效应，我们表明，这些界限实际上是弱于以前计算。考虑到在整个人择窗口中的失调角的微调问题，我们导出了新的边界，它打开了$θ_a \to π$附近的暴胀窗口。特别是，我们发现，暴胀暗物质轴子可以有质量高达0.01- 1 $\units{meV}$，覆盖整个热轴子范围，$H_I$值高达$1…
2011-02-13 astro-ph.CO gr-qc
Photon propagation in a cold axion condensate
本文讨论了光子在冷轴子凝聚体中传播的一些显著性质，这些轴子凝聚体在时间上以频率$1/m_a$相干振荡。本文讨论了三种效应：（1）由于背景的时间依赖性，在冷轴子背景中运动的光子没有确定的能量，有些动量是不可接近的。(b)我们研究了磁场和冷轴子背景的综合影响，并提出了一种可能的干涉实验来探测后者。(c)如果轴子凝聚体具有空间依赖性，则介质中的光子折射率被修改，可能导致在与普通真空的界面处的全反射。
2013-10-17 astro-ph.CO hep-ph
Nonminimally coupled ultralight axions as cold dark matter
我们考虑一个非最小耦合标量场作为一个潜在的冷暗物质候选者。这些模型是基于最小耦合标量场的超轻轴子模型的自然扩展。这种超轻的标量场是由弦论激发的，特别是在轴向宇宙场景的背景下进行了研究。对于非最小耦合场，标量场能量密度在早期表现为辐射，这产生了原始核合成理论中耦合常数$ξ\lesssim 10$的限制。在绝热初始条件下，非最小耦合场的一阶扰动导致引力势在大尺度上衰减。宇宙学数据与理论物质功率谱的比较产生了以下对耦合常数的约束：$ξ\lesssim 0.01$。我们还考虑等曲率模式在我们的分析。我们认为，绝热和等曲率初始条件的非最小耦合标量场的混合可能会允许一个获得通常的绝热CDM功率谱。
2022-06-10 astro-ph.CO
Axions in Cold Dark Matter and Inflation Models
本论文的研究对象是不可见的轴子和更一般的类轴子粒子族。不可见的轴子是一种假设的基本粒子，也是冷暗物质的候选者。我提出了一个改进的计算的参数空间的冷暗物质轴子在标准宇宙学的约束，其中包括贡献的非谐性的轴子潜力和从衰变的轴子弦。在这种情况下，我更新了冷暗物质轴子的质量值，发现值$(67\pm17){\rm μeV}$，比以前的计算大约大了一个数量级。首次研究了非标准宇宙学场景对轴子冷暗物质参数空间的影响。特别是，我认为低温再加热和kination宇宙学的情况下，我表明，冷暗物质轴子的质量可以从标准的宇宙学场景中的值不同的数量级。最后，我考虑类轴子粒子的家庭，假设这些粒子作为暴胀子的背景下，温暖的通货膨胀。我发现，轴子能量尺度$f$，在标准的通货膨胀的情况下是普朗克质量的顺序，可以降低到更安全的大统一理论尺度$f \sim 10^{16}{\rm GeV}$。我还约束参数空间和引力波的数量从这个模型，使用威尔金森微波各向异性探测器7年的数据的结果。
2011-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Axions as Hot and Cold Dark Matter
热暗物质成分的存在已经被不同宇宙学观测结果的组合暗示为3 σ。我们研究的可能性，伪南武-戈德斯通玻色子占热和冷的暗物质组件。我们证明了当轴子衰变常数f_a < O（10^10）GeV时，如果它们是由介子衰变和畴壁湮灭产生的，则QCD轴子可以完成这一工作。我们还研究了热QCD轴子，伪Nambu-Goldstone玻色子耦合到标准模型部门通过希格斯门，和轴子产生的模衰减的情况下。
2013-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Axion Bose-Einstein Condensation: a model beyond Cold Dark Matter
如果轴子热化，冷的暗物质轴子就会形成玻色-爱因斯坦凝聚体。最近，人们发现当光子温度达到T ~ 100 eV（f/10^1/2GeV）^1/2时，它们确实会热化，而且此后它们会继续热化。我们讨论了轴子BEC和CDM在密度微扰演化的线性区和非线性区的区别。我们发现，轴子BEC提供了一个机制，生产净整体旋转的暗物质晕，并为宇宙微波各向异性多极的排列。
2010-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Axion-like particles and high-energy gamma rays: interconversion revisited
该研究针对类轴子粒子（ALPs）搜寻问题，通过Monte Carlo模拟磁化环境中TeV高能伽马射线与ALPs的相互转化，完整纳入星系际电磁级联效应，为当前及未来的ALP探测研究提供改进的传播过程分析。
2023-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分，一种是超轻物质，另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Axion cold dark matter in non-standard cosmologies
本文研究了大爆炸核合成前两种具有非标准热历史的宇宙学场景中冷暗物质轴子的参数空间：低温再加热（LTR）宇宙学和动能宇宙学。如果Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中破裂，我们发现LTR宇宙学中允许的参数空间比标准宇宙学中更多，而在Kination宇宙学中更少。相反，如果Peccei-Quinn对称性在暴胀后破缺，Peccei-Quinn标度将比LTR宇宙学中的标准标度高出几个数量级，而比Kination宇宙学中的标准标度低。我们表明，轴子速度色散可以用来区分这些非标准的宇宙学。因此，轴子冷暗物质可能是大爆炸核合成之前宇宙历史的一个很好的探测器。
2009-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Mainly axion cold dark matter from natural supersymmetry
通过避开超对称（自然超对称或SUSY）的电弱和QCD部分的微调，并通过调用SUSY μ问题的Kim-Nilles解决方案，我们得到了这样的模型，其中暗物质由轴子和类希格斯诺WIMP的混合物组成。在佩西-奎因破缺标度f_a~ 10 ^9 -10^{12} GeV的大范围内，我们可以预期大约有90-95%的轴子暗物质。在这种情况下，可以预期轴子和WIMP直接检测。
2015-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Photons in a cold axion background and strong magnetic fields: polarimetric consequences
在这项工作中，我们分析了光子在一个环境中的传播，其中一个强磁场（垂直于光子动量）与振荡冷轴子背景预期的特点，从暗物质中的星系晕共存。定性地说，组合背景的主要作用是在两个光子偏振和轴子之间产生三路混合。有趣的是，尽管光子与冷轴子背景的相互作用非常弱，但它的效应在参数空间的某些区域与来自磁场的效应竞争。我们确定（一个合理的简化）适当的频率和本征向量，以及相应的光子椭圆率和诱导旋转的偏振平面，既依赖于磁场和局域密度的轴子。我们还评论的可能性，一些预测的影响可以测量在光学桌面实验。
2015-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Axion detection with phonon-polaritons revisited
本文重新计算了轴子暗物质在材料中激发声子极化激元并转换为传播光子的功率输出，考虑有限体积和损耗后信号低于先前估计，并论证结合低温低损耗与探测器改进可探测约100 meV质量的QCD轴子。
2023-04-17 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Cosmic Axion Bose-Einstein Condensation
QCD轴子是冷暗物质的一个很好的候选者。冷轴子是在早期宇宙中通过真空重排列、轴子弦衰变和轴子畴壁衰变产生的。我们发现，冷轴子通过它们的引力自相互作用热化，并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。因此，轴子暗物质的行为与其他提出的暗物质形式不同。差异是可以观察到的。
2017-06-23 astro-ph.CO hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
ADMX SLIC: Results from a Superconducting LC Circuit Investigating Cold Axions
轴子是一种很有希望的冷暗物质候选者。在磁场存在的情况下，利用轴子到光子的转换来探测轴子的晕圈镜是微波腔搜索的基础，例如轴子暗物质实验（ADMX）。为了寻找更轻，低频轴子在子$2\times10^{-7}$ eV（50 MHz）的范围内，一个可调集总元件LC电路已被提出。首次通过ADMX SLIC（Superconducting Lc circuit Investigating Cold Axions），利用谐振LC电路探测了这一区域的轴子质量耦合空间。该探测器采用压电驱动电容调谐的超导LC电路。分别在4.5 T、5.0 T和7.0 T的磁场下覆盖轴子质量和相应的频率范围$1.7498 -1.7519 \times10^{-7}$ eV（42.31 - 42.36 MHz）、$1.7734 - 1.7738 \times10^{-7}$ eV（42.88 - 42.89 MHz）和$1.8007 - 1.8015 \times10^{-7}$ eV（43.54 - 43.56 MHz）。列出了检索数据中关于低于$10^{-12} \text{GeV}^{-1}$的偶联的排除结果。
2019-11-13 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Axion as a Cold Dark Matter candidate
在这里，我们一般证明，作为一个相干振荡标量场的轴子作为一个冷暗物质在几乎所有的宇宙学相关的尺度。证明是在线性扰动阶下进行的。与以往基于解的证明相比，本文将轴子中的方程与冷暗物质中的方程进行了比较，从而扩大了证明的有效范围。偏离纯无压介质出现在非常小的尺度，其中轴子揭示了一个特殊的状态方程。我们的分析是在存在宇宙学常数的情况下进行的，并且我们的结论在存在其他流体和场分量的情况下是有效的。
2009-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion as a Cold Dark Matter Candidate: Proof to Second order
我们证明了在包括超视界尺度在内的所有宇宙学尺度中，作为相干振荡标量场的轴子对于二级微扰都起着冷暗物质（CDM）的作用。证明是在轴子随动规范中进行的。对于正则质量，轴子压力项只在小于太阳系大小的尺度上导致偏离CDM。在如此小的尺度之外，轴子流体的方程与基于CDM随动规范的CDM方程相同，与二阶牛顿方程完全相同。我们还表明，轴子流体不产生旋转（矢量型）扰动，甚至到二阶。因此，在轴子流体的情况下，我们有相对论/牛顿对应的第二阶，即使考虑旋转微扰。我们的分析是在存在宇宙学常数的情况下进行的，并且可以很容易地推广到包括流体和场的其他组分的实际情况。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
AxioNyx: Simulating Mixed Fuzzy and Cold Dark Matter
模糊暗物质的独特效应在非线性星系尺度上最为明显。我们提出了第一个模拟的混合模糊和冷暗物质，获得了一个扩展版本的尼克斯代码。模糊（或超轻，或类轴子）的暗物质动力学是由共同运动的薛定谔-泊松方程决定的。这是一个伪谱算法的根网格上，并与有限差分在六个层次的自适应细化。冷暗物质是在尼克斯现有的N体实现中进化的。本文首次对混合暗物质模型中的球形坍缩进行了研究，重点讨论了坍缩晕中的径向密度分布、速度谱和孤子形成。我们发现有效颗粒质量的减少与模糊暗物质的分数成正比，二次抑制孤子的增长，和一个中心孤子的形成，只有当模糊暗物质分数大于10\%。Nyx框架支持重子物理和关键的天体物理过程，如恒星形成。因此，AxioNyx将使模糊暗物质天体物理学的研究越来越现实。
2020-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Photon propagation in a cold axion background with and without magnetic field
在早期宇宙中，由于真空未对准而产生的冷残余轴子凝聚体以频率m振荡，其中m是轴子质量。我们确定在这样一个背景的正弦变化被替换为一个方波轮廓的简化版本中传播的光子的属性。我们证明，以前的结果表明，带电粒子在这样的背景辐射，最初推导假设所有涉及的动量远大于米，持有长波长的快速移动。我们还详细分析了磁场的引入如何改变光子在这种介质中的传播特性。我们简要地评论这些结果可能的天体物理意义。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lyman-$α$ limit on axion-like cold dark matter
本文利用低红移再电离数据给出 ALP 冷暗物质在 30-1000 eV 质量范围的新莱曼-α限制，在 375-425 eV 区间最严格，并结合其他界限给出错位与冻结产生机制下的排除限。
2024-10-21 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology: small scale issues revisited
丰富的暗物质卫星和暗物质晕，在暗物质晕中心的密度尖点的存在，以及在模拟中产生现实的盘星系的问题，引起了人们对标准冷暗物质（Lambda CDM）的可行性的关注星系形成的情况。本文回顾了这些问题，并认为冷与各种暖暗物质（WDM）的影响。目前的证据似乎与标准的LambdaCDM是一致的，尽管改进的数据可能指向一个相当温和的LambdaWDM版本--温和是因为暗物质不可能在不违反观测约束的情况下非常温暖。
2009-09-10 astro-ph.CO
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
New astrophysical bounds on ultralight axionlike particles
受到普通冷暗物质（CDM）的预测和星系尺度观测之间的紧张关系的影响，质量为$10^{-22}~{\rm eV}$量级的超轻类轴子粒子（ULALP）被提出作为另一个CDM候选者。我们认为冷和碰撞的ULALP产生于早期宇宙的真空重新排列机制，构成了大部分的CDM。ULALP流体通常由经典场方程描述。然而，我们表明，像QCD轴子，ULALP热化引力自相互作用，并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体，量子现象。像QCD轴子一样，ULALP解释了暗物质焦散环的观测证据，因为它们热化并进入它们可用的最低能量状态。这是回转球体上的刚性旋转。通过研究ULALP对银盘星的加热效应以及银盘IRAS图中三角形特征观测到的焦散环厚度，我们分别得到了$10^{-23}$和$10^{-20}~{\rm eV}$阶ULALP质量的下限.
2017-03-01 astro-ph.CO
Axions : Theory and Cosmological Role
本文综述了轴子宇宙学的最新进展。主题包括：轴子冷暗物质、轴子的拓扑缺陷、轴子等曲率微扰及其非高斯性和超对称轴子模型中的轴子/轴子宇宙学。
2013-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Axion BEC Dark Matter
冷的暗物质轴子通过引力自相互作用而热化，并且当光子温度达到大约500 eV时形成玻色-爱因斯坦凝聚体。轴子玻色-爱因斯坦凝聚提供了一个机会，区分轴子从其他暗物质候选人的基础上观察。即将落入银河系势阱的轴子的再热化使它们获得净整体旋转，而普通的冷暗物质则以无旋速度场落入势阱。在这两种情况下，星系晕的内焦散线是不同的。
2011-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Axion as a cold dark matter candidate: Analysis to third order perturbation for classical axion
通过分析爱因斯坦引力在轴子同动规范中的三阶微扰，研究了轴子作为相干振荡的大质量经典标量场的一些方面。轴子流体有其特征性的压力项，导致轴子金斯尺度，这对于正则轴子质量来说在宇宙学上是可以忽略的。我们的经典推导的轴子压力项在爱因斯坦的引力是相同的文献中的非相对论量子力学的背景下导出的。我们发现，除了轴子压力项，轴子流体方程是完全相同的广义相对论连续性和欧拉方程的零压力流体的三阶扰动。CDM-共动规范中CDM的广义相对论性密度和速度扰动与牛顿扰动在二阶（在所有尺度上）完全相同，而从三阶出现的纯广义相对论性修正在当前和谐宇宙学范式中是数值上可以忽略的（在所有尺度上）。因此，在这里，我们证明，在超金斯尺度，经典轴子可以处理为牛顿CDM流体的三阶微扰。我们还表明，轴子流体支持矢量型（旋转）扰动从第三阶。我们的分析包括了宇宙学常数。
2015-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bose-Einstein Condensation of Dark Matter Axions
我们表明，冷的暗物质轴子热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体。我们得到了均匀各向同性宇宙中的轴子态，并导出了轴子小微扰方程。因为它们形成BEC，轴子在结构形成的非线性状态和进入视界时不同于普通的冷暗物质。轴子BEC提供了一种机制，生产净整体旋转的暗物质晕，并为宇宙微波各向异性多极的排列。
2009-09-02 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
A SQUID-based microwave cavity search for dark-matter axions
在微电子伏特质量范围内的轴子是一个合理的冷暗物质候选者，可以通过在静态磁场中的谐振腔中将其转换为微波光子来检测。报道了用超导第一级放大器（SQUID）进行轴子搜索的第一个结果。SQUID放大器，取代传统的GaAs场效应晶体管放大器，成功地达到了目前的轴子模型设置的频带中的轴子-光子耦合灵敏度，并设置了一个明确的轴子搜索利用近量子限制SQUID放大器的阶段。
2009-10-30 astro-ph.CO
The ALP miracle revisited
我们重温ALP奇迹的情况下，暴胀子和暗物质是统一的一个单一的轴子状粒子（ALP）。我们首先扩展我们以前的暴胀动力学分析，以确定整个可行的参数空间与CMB观察一致。然后，我们评估的ALP暗物质的遗迹密度，将模型依赖的耦合弱规范玻色子的不确定性，以及耗散效应。ALP质量和与光子耦合的优选范围被发现是$0.01\lesssim m_ϕ\lesssim 1$ \，eV和$g_{ϕγγ} = {\cal O}(10^{-11})$ \，GeV $^{-1}$，这稍微取决于这些不确定性。有趣的是，首选区域是未来太阳轴子日光镜实验，IAO和TASTE，以及基于激光的刺激实验所能达到的。
2020-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
SU(2)$_R$ and its Axion in Cosmology: A common Origin for Inflation, Cold Sterile Neutrinos, and Baryogenesis
我们引入了一个嵌入在SM的左右对称扩展中的轴子膨胀模型，其中$W_R$耦合到轴子。这个模型融合了现代宇宙学的三个里程碑，即，暴胀、冷暗物质和重子不对称。因此，它可以自然地解释宇宙学参数之间观察到的巧合，即，$η_{B}\approx P_ζ$和$Ω_{DM} \simeq 5~Ω_{B}$。不对称性的来源是暴胀物理中的自发CP破坏，最轻的右手中微子是质量为$m_{N_1}\sim 1~GeV$的冷暗物质候选者。引入的机制不依赖于中微子部门的无约束CP违反阶段的大，也没有微调的质量最重的右手中微子。它有两个未知的基本标度，即膨胀标度$Λ_{\rm inf}=\sqrt{HM_{Pl}}$和左右对称破缺标度$Λ_{F}$。充分的物质不对称性需要$Λ_{\rm inf}\approxΛ_{F}$。今天的重子不对称性和暗物质是暴胀中纯粹的量子效应（手征反常）的残余，由于味道效应，宇宙进化记住了它。
2021-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The dark matter is mostly an axion BEC
轴子不同于普通的冷暗物质，如WIMP或无菌中微子，因为它们形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。结果，在星系晕上吸积的轴子会以净整体旋转的方式落入。相反，普通CDM以无旋速度场吸积到星系晕上。在这两种情况下，内焦散是不同的。它表明，如果暗物质是轴子，孤立的盘状星系，如银河系的晕的相空间结构，正是存在的观测支持的焦散环模型。其他的暗物质候选者预测星系晕的相空间结构要混乱得多。
2010-12-07 astro-ph.CO
Primordial black hole formation from an axion-like curvaton model
我们认为冷暗物质的存在可以用原初黑洞来解释，我们证明了大量的原初黑洞可以在类轴子曲率模型中形成，在其中，高度蓝色-我们得到了原始曲率扰动的倾斜功率谱，发现产生的质量为$\sim 10^{20} -10^{38} \mathrm{g}$的黑洞解释了现在的冷暗物质，我们还讨论了形成冷暗物质的可能性质量为$\sim 10^5 M_{\odot}$的原始黑洞是超大质量黑洞的种子。
2013-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Planck Data and Ultralight Axions
我们研究了光子-轴子混合对CMB的影响。我们表明，如果有非常undersense区域之间的我们和最后的散射表面，其中包含相干磁场（其强度可以是数量级弱于当前的界限），然后光子轴子混合可以引起可观察到的偏差的CMB频谱。具体来说，我们表明，混合可以引起非热点的CMB天空。作为一个例子，我们考虑众所周知的CMB冷点，根据普朗克数据有一个弱的扭曲，从一个黑体光谱，可以通过我们的模型。虽然这种对冷点区域非热性的解释相当有趣，但光子-轴子振荡并不能解释冷点本身的温度。尽管如此，我们证明了可能的敏感性的CMB超轻轴子，可以利用观察员。
2014-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Radiative natural supersymmetry with mixed axion/higgsino cold dark matter
自然超对称性模型试图解决这个小的等级问题，方法是假定一个由\lesssim 200 GeV的轻希格斯介子和\lesssim 500 GeV的轻顶方子以及非常重的方子和TeV尺度的胶子组成的光谱。这样的模型有低的电弱微调，是安全的LHC搜索。然而，在MSSM的上下文中，他们预测的m（h）值太低，热产生的类希格斯诺WIMP的残余密度远低于暗物质（DM）的测量值。考虑到Higgs质量m_{H_u} > m_0的高尺度软超对称性破缺，在RG运行过程中会产生自然的抵消，并在电弱尺度下产生辐射诱导的低精细调谐。这个模型的辐射自然超对称性（RNS），与大的混合在顶部的squark部门，允许微调在5-10%的水平与TeV规模的顶部的squark和125 GeV的轻希格斯标量h。如果强CP问题是通过PQ机制解决的，那么我们期待一个暗物质的轴子-希格西诺混合物，其中一个或两个DM粒子可能被直接检测到。
2012-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic axion thermalization
轴子与其他冷暗物质候选者的不同之处在于它们形成简并的玻色气体。结果表明，当光子温度达到约500 eV时，它们巨大的量子简并度和大的关联长度导致冷暗物质轴子通过引力自相互作用热化。当它们热化时，轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体。它们的热化发生在一种状态中，这里称为“凝聚状态”，在这种状态下，玻尔兹曼方程是无效的，因为粒子的能量色散小于它们的相互作用速率。我们推导出了凝聚态粒子热化率的解析表达式，并通过一个玩具模型的数值模拟来检验这些表达式的有效性。我们根据轴子玻色-爱因斯坦凝聚重新讨论轴子宇宙学。它表明，轴子是无法区分从普通的冷暗物质在所有尺度的观测兴趣，除了当他们热化或再热化。即将落入银河系势阱的轴子的再热化使它们获得净整体旋转，因为它们进入最低能量状态，与它们通过潮汐扭矩获得的总角动量一致。这种现象解释了在星系晕中暗物质的焦散环的出现。我们发现，光子可以达到与轴子的热接触，并探讨这种可能性的宇宙学参数的测量的影响。
2011-11-04 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
A search for non-virialized axionic dark matter
银河系晕中的冷暗物质可能具有由低速弥散流定义的结构。轴子暗物质实验高分辨率通道对这种低速弥散流中的轴子特别敏感。从一个组合的功率谱分析的高分辨率通道轴子搜索的结果，提出了与讨论的假设，这样的分析。对于速度色散Δβ <3 × 10 ^-6的模型，在质量范围m_a = 3.3μeV ~ 3.69μeV的情况下，我们排除了ρ > 0.2 GeV/cm^3的KSVZ轴子暗物质密度和ρ > 1.4 GeV/cm^3的DFSZ密度。
2011-11-17 astro-ph.CO
Axion cold dark matter: status after Planck and BICEP2
根据最新的宇宙学数据，我们研究了轴子暗物质方案（ADM），在该方案中，轴子占宇宙中所有的暗物质。特别是，我们使用普朗克温度数据，补充WMAP E-偏振测量，以及最近的BICEP 2观测的B-模式。数值分析中还考虑了包括重子振荡光谱巡天在内的重子声学振荡数据。我们发现，在最小ADM情况下，完整的数据集意味着轴子质量m_a = 82.2 pm 1.1 μeV（对应于佩西-奎因对称性在尺度f_a =（7.54 pm 0.10）*10^10 GeV处破缺），当考虑到相对论性粒子的非标准有效数Neff时，m_a = 76.6 pm 2.6 μeV（f_a =（8.08 pm 0.27）*10^10 GeV）.我们还发现Neff > 3.046的2σ偏好。当Neff = 3.046时，在95%CL下，中微子质量总和的极限为Sum m_v < 0.25eV;当Neff为自由参数时，Sum_v <0.47eV。考虑扩展的情况下，无论是暗能量状态方程参数w，张量谱指数nt或运行的标量指数dns/dlnk被允许改变不显着改变轴子质量-能量密度的约束。然而，在这里利用的完整数据集的情况下，有一个非零张量指数或标量运行的偏好，由普朗克和BICEP 2观测所暗示的不同张量振幅驱动。
2014-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter from topological defects
研究了膨胀后Peccei-Quinn对称性破缺的宇宙学情形。在这种情况下，弦和畴壁等拓扑缺陷会产生大量的轴子，从而形成宇宙的冷暗物质。基于改进网格尺寸的场论模拟，更新和改进了先前对冷暗物质丰度的估计。文中还讨论了数值计算中可能出现的不确定性。结果发现，轴子可以负责冷暗物质的质量范围$m_a=(0.8-1.3)\times 10^{-4}\mathrm{eV}$的模型与畴壁数$N_{\rm DW}=1$，和$m_a\approx\mathcal{O}(10^{-4}-10^{-2})\mathrm{eV}$与温和的调整参数的模型与$N_{\rm DW}>1$。这种更高的质量范围可以在未来的实验研究中探索。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological axion bounds
我们讨论了当前宇宙学对轴子的限制，以及未来的敏感性。首先讨论了轴子热暗物质的界限，随后我们讨论了当前和未来的敏感性模型中，轴子发挥冷暗物质的作用，但在Peccei-Quinn对称性没有恢复在重新加热。
2009-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Cold uniform spherical collapse revisited
我们报告的N个自引力粒子的牛顿动力学的研究结果，开始在一个准均匀的球形配置，没有初始速度。这些初始条件将导致在有限时间N \rightarrow \infty的原点处的密度奇异性，但是该奇异性在任何有限N处（通过相关联的密度波动）被调节。虽然以前的研究都集中在作为一个函数的N的最小尺寸在合同阶段达到的行为，我们特别研究的大小和能量的维里化晕的结果。我们发现了一个意想不到的结果，即结构的尺寸随着N的增加而减小，与N^{-1/3}成比例地缩放，这种行为与剧烈弛豫期间动能的喷射有关，该动能与N^{1/3}成比例地增长。后一种标度可以定性地理解，如果它代表N中的渐近行为，则意味着这种喷射的能量是无限的。我们还讨论了我们已经进行的测试表明，这种喷射是一种平均场现象（即无碰撞动力学的结果）。
2010-11-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evolution of velocity dispersion along cold collisionless flows
冷的暗物质进入星系时，会在其晕中产生冷的无碰撞流和焦散。如果在暗物质轴子的空腔探测器中发现了信号，那么这些流将很容易地表现为来自轴子转换的光子能谱中的峰值，从而可以确定这些流的密度、速度矢量和速度色散。本文讨论了一维和二维无碰撞冷流中速度弥散的演化。提出了一种获得焦散线附近速度弥散的主导行为的方法。结果是用来推导出的上限的能量分散的大流量从其附近的焦散的尖锐性，并预测其速度分量的分散。
2015-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Axion mass in the case of post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking
轴子不仅解决了强CP之谜，而且可能是冷暗物质的主要成分。我们回顾了轴子暗物质预测的情况下，Peccei-Quinn对称性恢复后的通货膨胀。
2018-05-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion dark matter and the 21-cm signal
参考文献[1]表明，冷的暗物质轴子与重子热接触，因此在轴子之间热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体后不久就冷却了重子。最近由EDGES合作组观测到的宇宙黎明时重子温度低于“标准”假设下的预期，这被解释为暗物质是轴子的新证据，至少部分是这样。发现由暗物质轴子引起的重子冷却与观测到的重子声学振荡是一致的。
2018-08-01 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter Detection with Cold Molecules
目前的技术不能检测到轴子暗物质的大部分参数空间，特别是在理论上动机良好的区域，轴子衰变常数f_a位于附近的大统一理论和普朗克尺度。我们提出了一种新的实验方法来寻找该区域的QCD轴子暗物质。当轴子场是暗物质的一个组成部分时，它的振荡频率等于它的质量。这些振荡诱导时变CP奇核矩，如电偶极子和希夫矩。内部原子场和这些核矩之间的耦合引起原子能级的时变位移。这些效应可以通过使用具有大的希夫矩的元素（例如轻锕系元素）和具有大的自发宇称破坏的状态（例如背景电场中的分子）来增强。这种分子的能级位移可以是~ 10^-24 eV或更大。虽然具有挑战性，但这种能量转移可以在目前正在开发的技术的分子时钟配置中观察到。这种能量偏移的可检测性由于它是一种时变偏移而增强，其振荡频率由基础物理学设定，因此与实验的细节无关。这个信号在亚MHz范围内最容易观察到，当f_a> 10^16 GeV，甚至可能低至10^15 GeV时，就可以检测到。在这样的实验中的发现不仅会揭示暗物质的本质，并证实轴子是强CP问题的解决方案，它还将提供最高能量尺度的物理学一瞥，远远超出了在实验室中可以直接探测的范围。
2011-09-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
QCD Axion Dark Matter with a Small Decay Constant
QCD轴子是一个很好的暗物质候选者。观测到的暗物质丰度可能是由未对准或缺陷机制引起的，这通常需要一个轴子衰变常数$f_a \sim \mathcal{O}(10^{11})$ GeV（或更高）。我们介绍了一个新的宇宙学起源的轴子暗物质，参数共振的Peccei-Quinn对称性破缺场的振荡，这需要$f_a \sim (10^8 -10^{11})$ GeV。在大尺度结构中，轴子的温度可能足以偏离冷的暗物质。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
Axions and Dark Matter
暗物质构成了宇宙总能量密度的大约$23\%$，但除了它应该是由冷的和弱相互作用的粒子组成之外，它的性质仍然知之甚少。许多超越标准模型的理论可以提供合适的候选者作为暗物质和轴子引入解决强CP问题被证明是一个有吸引力的。在本文中，我们简要地回顾了轴子和轴子暗物质的几个重要特征。
2017-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Massive gravitons dark matter scenario revisited
我们重新审视了大质量引力子暗物质方案（MGCDM），这是最近被认为是替代暗能量模型。当引入本机和有效的状态方程（EoS），它表明，有没有幻影阶段的演化向遥远的过去。我们还指出，过去的加速相是由大质量引力子和冷暗物质之间的相互作用引起的。
2011-06-30 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves from the fragmentation of axion-like particle dark matter
这种错位机制使得轻标量玻色子（如类轴子粒子（ALP））能够有效地（通常是非常冷的）产生，使它们成为一种有吸引力的暗物质候选者。然而，在某些情况下，例如在单值性的存在下，ALP的自相互作用可以足够强，使得均匀场在振荡开始后不久就破碎。由此产生的大的不均匀性可以导致引力波（GW）的产生。我们调查的非线性动力学的碎片，以及随后的湍流政权，并计算随机GW背景，从这个过程中产生的。如果时间演化的特点是由于在潜在的底部小质量的超相对论动力学的扩展的中间阶段，GW的背景可以增强。然而，这种增强受到暗物质保持足够冷的要求的限制。在某些情况下，由此产生的GW可能在未来GW探测器的范围内，允许对这种类型的暗物质进行补充探测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Looking for Axion Dark Matter in Dwarf Spheroidals
我们研究的范围内，冷暗物质轴子的衰变可以探测到即将到来的射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）。特别是，我们专注于从矮球状星系，天体物理的不确定性减少和预期的磁场强度是这样的，从轴子衰变产生的信号可能会占主导地位的轴子光子转换在磁场的信号。我们发现，与$\sim100$小时的观察时间，SKA可以提高电流灵敏度的约5倍。
2019-03-14 astro-ph.CO hep-ph
Some Properties of Multi-Component Axion Dark Matter
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太地区理论物理国际中心）
该研究探讨了多组分轴子暗物质的性质，揭示了轴子混合后不同组分在暗物质预算中的主导作用，并提出了具有分层质量及衰变常数的轴子框架。
2025-12-29 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter and Cosmological Parameters
我们观察到，大爆炸核合成（BBN）后，但在重组前的光子冷却可以消除观测值和理论预测值之间的冲突的原始丰度的$^7$锂。这种冷却通常难以实现。然而，最近认识到暗物质轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）提供了一种可能的机制，因为冷得多的轴子可能与光子热接触。这一提议预测了宇宙微波各向异性谱测量到的高有效中微子数。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Revealing the Dark Matter Halo with Axion Direct Detection
下一代轴子直接探测实验可能会排除或确认轴子是暗物质的主要来源。我们开发了一个基于似然性的通用框架来研究此类实验的时间序列数据，重点关注暗物质天体物理学的作用，以寻找QCD轴子或轴子类粒子的特征。我们说明了如何在检测的可能性框架可用于提取本地暗物质相空间分布的措施，占影响，如年度调制和引力聚焦，这是扰动的暗物质相空间分布的太阳的引力场。此外，我们展示了潜在的暗物质子结构，如冷的暗物质流或厚的暗盘，可能会影响信号。例如，我们发现，当大量的暗物质晕被检测到在5 $σ$全球显着性，独特的时间依赖的功能印记的暗物质组成的人马座流，即使只有百分之几的本地暗物质密度，可能是可检测的$\sim$ 2 $σ$显着性。一个同向旋转的暗盘，其滞后速度为$\sim$ 50 km $/$ s，即局部DM密度的$\sim$ 20 $\%$，可以主导信号，而更冷但至今未知的子结构可能更为重要。我们的似然形式主义，并与它派生的结果，一般适用于任何基于时间序列的方法来轴子直接检测。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph
The Rethermalizing Bose-Einstein Condensate of Dark Matter Axions
当光子温度约为500 eV时，在QCD相变过程中产生的轴子由于引力自相互作用而热化。然后它们形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。由于轴子BEC再热的时间尺度比宇宙的年龄短，因此它具有与其他形式的冷暗物质不同的特性。如果暗物质是轴子，至少部分是轴子，但如果暗物质完全是WIMP或无菌中微子，那么星系晕中暗物质的焦散环的观测证据就无法解释了。
2015-09-07 astro-ph.CO hep-ph
