The Parity Odd Universe, Dark Energy and QCD
在最大尺度上的宇宙学观测显示出一个不可预料的异常和排列的可靠记录,显然指向一个大尺度的违反统计各向同性。这些包括各种CMB测量,以及类星体偏振矢量的对齐。在本文中,我们探讨的可能性,上述几个大尺度的相关性,实际上是不独立的,可以理解在一个宇称奇局域宇宙的框架内,并最终与暗能量的性质及其与光的相互作用的连贯的方式。
2011-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
QCD-driven dark matter: AQNs formation and observational tests
The University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学)
本文提出QCD-AQN框架,探讨暗物质由夸克与反夸克物质密集聚集体构成,并结合观测约束与测试,统一解释暗物质与物质-反物质不对称性。
2026-04-02 astro-ph.CO 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
Heavy QCD axion dark matter from avoided level crossing
本文提出QCD轴子与惰性轴子混合时,其质量本征态的避免能级交叉可将能量密度几乎完全转移给QCD轴子,从而在更高达meV至eV量级的质量范围内自然产生全部暗物质,为未来直接探测实验提供理论依据。
2023-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Enhanced photon coupling of ALP dark matter adiabatically converted from the QCD axion
我们重新审视了量子色动力学轴子和类轴子粒子(ALP)在能级交叉处的绝热转换,这可能发生在早期宇宙中作为一个假设的质量混合的存在的结果。这类似于中微子振荡中的米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦效应。在精炼的绝热转换发生的条件,我们专注于一个场景中的ALP产生的绝热转换的QCD轴子解释所观察到的暗物质丰度。有趣的是,我们发现ALP的衰减常数可以比通常的情况下,其中ALP是由重新排列机制产生的小得多。因此,ALP-光子耦合被增强了几个数量级,这对于未来使用ALP-光子耦合的ALP和轴子搜索实验是有利的。
2018-10-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New Source for QCD Axion Dark Matter Production: Curvature Induced
İstinye University(伊斯坦耶大学);Tel-Aviv University(特拉维夫大学);Johannes Gutenberg University(约翰内斯·古腾堡大学);The University of Osaka(大阪大学);Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步加速器中心);Universität Hamburg(汉堡大学);Universitat de València-CSIC(瓦伦西亚大学-西班牙国家研究委员会);Khon Kaen University(孔敬大学)
本文提出通过曲率扰动与快速滚动背景场的乘积生成QCD轴子暗物质的新机制,并探讨其在暗物质参数空间中的应用及实验验证可能性。
2026-01-09 astro-ph.CO hep-ph
Fate of the first-order chiral phase transition in QCD: Implications for dark QCD studied via a Nambu-Jona-Lasinio model
类QCD理论中手征相变的一阶性质可以在解决宇宙的黑暗面方面发挥关键作用,在那里产生的非平衡态对于作为宇宙学和天体物理学探针(如引力波产生)至关重要,这已经被广泛探索。这个跨学科的物理学是建立在一个被广泛接受的猜想,即热手征相变在QCD类理论与无质量(轻)的三个口味是一阶。我们发现,当普通或暗夸克与足够弱的光子或暗光子背景场(我们统称为“磁”场)外部耦合时,这种一阶特征可能不成立。我们假设,一个弱的“磁”背景场可能起源于早期宇宙中的一些“磁生成”。我们研究了Nambu-Jona-Lasinio模型,该模型可以在广泛的类QCD理论中描述手征相变。我们表明,在无质量(轻)的三种口味的情况下,一阶功能消失时,$2 f_π^2 \lesssim eB ( \ll (4 πf_π)^2)$,其中$eB$是"磁”场强度和$f_π$ π衰变常数在真空中。这种消失是“磁”诱导标度异常和"磁”催化手征对称性破缺的一般结果,并将影响或限制耦合到外部"磁”场的暗QCD建模。
2022-11-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Radiation Sticks Together: Dark QCD and the Hubble Tension
Rutgers(罗格斯大学)
本文提出暗QCD模型,通过禁闭产生粘性暗辐射,在MeV能标缓解哈勃常数张力,后验H0=71.60±0.63 km/s/Mpc,并规避暗物质自相互作用约束。
2026-09-16 astro-ph.CO hep-ph
The Flavor of QCD Axion Dark Matter
本文论证一致的宇宙学历史排除了畴壁和强相互作用遗迹,从而确定了两种强子QCD轴子实现作为可行的暗物质模型,其具有低能下不被抑制的违反味的夸克耦合,使得NA62和KOTO实验能通过探测$K\ ightarrowπ+ a$衰变来检验该暗物质模型。
2023-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Two coincidences are a clue: Probing a GeV-scale dark QCD sector
Max-Planck-Institut für Kernphysik(马克斯·普朗克核物理研究所)
研究通过暗物质与质子能量密度相似性及小尺度结构异常,提出GeV尺度暗QCD领域模型,探讨其参数空间及实验探测可能性。
2026-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Scalar induced gravitational waves as probes of dark QCD
Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University(天津大学理学院量子联合研究中心与物理系);Department of Mathematics and Physics, Huaian University(淮阴大学数学与物理学院)
该研究将标量诱导引力波(SIGWs)作为探针,利用暗QCD交叉产生的频移畸变特征,实现对暗禁闭扇区的宇宙学探测,相关分析方法可扩展至其他暗禁闭扇区理论。
2026-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
QCD axion dark matter and the cosmic dipole problem
本文研究了通过引入源于Peccei-Quinn对称性自发破缺的QCD轴子作为暗物质,来解决遥远星系数量计数与CMB推导出的宇宙偶极之间差异问题的可能性。
2023-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Observable dark radiation from cosmologically safe QCD axion
我们提出了一个QCD轴子模型,它避免了宇宙学畴壁问题,引入了一个整体的SU(3)_f族对称性,我们嵌入了不需要的PQ离散对称性。SU(3)_f和PQ对称性的自发破缺预言了八个NG玻色子和轴子,它们都对宇宙中的暗辐射有贡献。从暗辐射的标准模型预测的推导可以通过未来对CMB波动的观测来观察。我们的模型还预测了一个相当大的异国情调的K介子衰变率,这是勉强符合目前的对撞机数据,并将通过未来的对撞机实验进行测试。
2015-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Notes on Ghost Dark Energy
我们研究了一个基于Veneziano鬼理论的唯象暗能量模型。在这个暗能量模型中,暗能量的能量密度与哈勃参数成正比,比例系数为$Λ^3_{QCD}$量级,其中$Λ_{QCD}$是QCD的质量尺度.宇宙在晚期有一个德西特阶段,并开始在$z_{acc}\sim0.6$附近以红移加速。利用现有的观测数据,包括SnIa、BAO、CMB、BBN和哈勃参数数据,对该模型进行了拟合,并给出了模型参数的约束条件。我们发现暗能量的声速平方是负的,这可能会导致不稳定性。我们还研究了暗能量与冷暗物质相互作用的宇宙学演化。
2010-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Improved hot dark matter bound on the QCD axion
我们加强了宇宙学的束缚的轴子质量,通过求解动量依赖的玻尔兹曼方程的轴子-π介子散射,并通过使用一个唯象的生产率来自π介子-π介子散射数据,克服了手征微扰理论的故障。利用现有的宇宙学数据,我们得到了$m_a\leq 0.24~\text{eV}$。为了进一步提高边界和利用即将到来的宇宙学调查的范围,需要可靠的非微扰计算以上的QCD交叉。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark energy, QCD axion, BICEP2, and trans-Planckian decay constant
弦紧化中允许的离散对称性是所有在某个层次上被破坏的全局对称性之母。我们讨论由此产生的伪戈德斯通玻色子,特别是QCD轴子和一个临时的宇宙学常数,和暴胀子。我们还评论了最近的BICEP 2数据的一些影响。
2014-10-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Isocurvature Constraints and Anharmonic Effects on QCD Axion Dark Matter
我们重新审视等曲率密度扰动引起的量子波动的轴子场通过扩展最近开发的分析方法和近似的时间依赖的标量势,这使我们能够遵循的演化的轴子,直到它开始振荡。我们发现,随着初始失准角接近山顶的潜力,等曲率扰动变得显着增强,而非高斯参数增加缓慢,但肯定。因此,在轴子暗物质窗口的较小端附近,当轴子衰变常数fa <10 ^10 GeV时,暴胀尺度上的等曲率约束被收紧为Hinf < O(100)GeV。我们还推导出有用的公式的功率谱和非高斯等曲率扰动。
2013-09-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The $π$-axion and $π$-axiverse of dark QCD
本研究提出暗QCD框架下的π-轴子宇宙理论,预言N_f²-1种超轻类轴子粒子,通过暗光子与可见光子的动力学耦合构建可见区门户,可在多种实验中检验,是弦理论轴子宇宙的补充。
2023-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for the QCD Dark Matter Axion
本文回顾QCD轴子(冷暗物质候选者)的天体物理搜索、理论进展及历史,介绍其搜索现状、未来前景及正在开发的探测技术。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Isocurvature-Free QCD Axion Dark Matter from Inflaton-Driven Early QCD: the Necessity of Inflationary Plateaus
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);Stockholm University(斯德哥尔摩大学);Nordic Institute for Theoretical Physics (NORDITA)(北欧理论物理研究所);Harvard University(哈佛大学);University of Utah(犹他大学)
通过暴胀子与胶子的直接耦合在暴胀期间动态提高QCD禁闭标度,抑制轴子等曲率扰动,并利用退禁闭后的德西特涨落产生暗物质,分析表明平台型暴胀模型(p≥2)是必要的,而单式模型(p=1)导致禁闭标度增长过快。
2026-06-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
SUSY-QCD corrections for the direct detection of neutralino dark matter and correlations with the relic density
在本文中,我们对MSSM中中性伴子与质子或中子的散射进行了完整的次领先阶(NLO)QCD计算。我们用有效场论方法将非线性光学QCD的计算结果与标量和轴矢量算符相匹配。这些分别支配自旋无关和自旋相关的检测率。对中性伴子暗物质的一般bino、wino和higgsino分解进行了计算,需要一种新的相对速度和Gram行列式为零的圈积分张量约化方法。数值上,非线性光学QCD效应被证明是至少类似的大小,有时大于目前估计的核不确定性。我们还证明了直接检测率与文物密度的相互作用时,一贯与程序$\mathtt{DM@NLO}$分析。
2016-07-22 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion dark matter from long-lived domain walls during matter domination
Peccei-Quinn机制的畴壁问题可以解决,如果Peccei-Quinn对称性被明确地破缺了一个小的量。畴壁衰变成轴子,这可能解释宇宙的暗物质。然而,这个计划是强烈的限制,过度生产的轴子,除非明确的破缺项的相位进行调整。我们调查的情况下,宇宙是物质占主导地位的周围的温度的兆电子伏规模和畴壁衰变在这个物质占主导地位的时代。我们展示了如何可行的参数空间扩展。
2018-02-02 astro-ph.CO hep-ph
A Unified picture of Dark Matter and Dark Energy from Invisible QCD
在另一篇论文中,宇宙的晚期加速可以通过将QCD颜色扩展到$SU(3)$不可见扇区(IQCD)来解释。在这项工作中,我们讨论了一个统一的框架,这样的暗手征破缺的规模决定了宇宙的加速膨胀,和暗物质的起源。我们发现暗夸克和胶子的强引力动力学演化最终形成奇异的暗星。我们根据暗大爆炸核合成理论讨论了这些暗致密天体的动力学复杂性。我们讨论了IQCD如何支持由非常紧凑的暗中子星,奇异/夸克星和黑洞组成的晕,质量为$M_{MACHO}< 10^{-7}M_{\odot}$。这避免了来自CNOO和EROS协作的限制以及来自集群的限制。我们还讨论了在暗物质搜索可能的现象学影响。我们认为,暗超新星和暗双星可以发出非常特殊的引力波信号测试的LIGO/VIRGO合作和未来的项目致力于这些方面。
2016-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The cosmological constant puzzle: Vacuum energies from QCD to dark energy
宇宙的加速膨胀指向一个小的正真空能量密度和负真空压力。爱因斯坦的广义相对论方程中的宇宙学常数是一个强有力的候选者。从天体物理学中提取的真空暗能量密度比从标准模型粒子物理学中的希格斯势中预期的值小10^56倍。然而,暗能量尺度接近轻中微子质量的可能值范围。我们调查这个物理在一个简单的玩具模型中的手征的中微子被视为一个类似伊辛的“自旋”自由度类推。
2012-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Modeling small dark energy scale with quintessential pseudoscalar boson
同类粒子间的民主性是研究超对称粒子和非超对称粒子的质量和相互作用的一个有用范式。这个简单的想法预言了无质量粒子的存在。我们试图利用这些无质量的赝标量粒子作为产生宇宙学暗能量(DE)的潜力。为了达到极浅的DE势,要求赝标玻色子不耦合到QCD反常。因此,我们考虑两个赝标量,一个耦合到QCD反常(即QCD轴子),另一个不耦合到QCD反常。为了得到这两个赝标量,我们引入了两个近似的整体U(1)对称性来实现它们作为自发破缺U(1)的赝Goldstone玻色子。这些全局对称性是由受引力支配的离散对称性决定的。具体地说,我们考虑一个S2(L)× S2(R)× Z(10 R)的例子,并试图根据两个观测到的基本质量标度,大统一标度M(G)和电弱标度v(ew)来获得DE标度。
2014-01-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
QCD Axion Dark Matter from a Late Time Phase Transition
我们调查的可能性,Peccei-Quinn相变发生在远低于对称性破缺尺度的温度。低相变温度在超对称理论中是典型的,其中对称破缺场具有小质量。我们发现在相变之后,QCD轴子大量产生。即使衰变常数比$10^{11}$ GeV低得多,观测到的暗物质丰度也能再现。产生的轴子往往是温暖的。对于某些范围的衰变常数,预测的温暖的结构形成的效果可以证实未来的观测21厘米线。参数空间的一部分需要Peccei-Quinn对称性破缺场和标准模型希格斯粒子之间的混合,并预测了罕见的K介子衰变的可观测速率。
2020-06-18 astro-ph.CO hep-ph
First constraints on QCD axion dark matter using James Webb Space Telescope observations
Flatiron Institute(平顿研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学)
利用韦布望远镜空白天空观测数据,在0.1-4 eV质量范围对QCD轴子暗物质的光子耦合常数给出首次强约束,展示了天文任务用于粒子物理研究的潜力。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter from an even lighter QCD axion: trapped misalignment
我们表明,暗物质可以占一个轴子,解决了强CP问题,但比平常轻得多,由于$Z_\mathcal{N}$对称性。从规范QCD轴子到超轻区的整个质量范围都是允许的,有$3\le\mathcal{N}\lesssim65$。这包括第一个提议的“模糊暗物质“QCD轴子与$m_a\sim10^{-22}$电子伏特。由于$Z_{\mathcal{N}}$轴子势的特殊温度依赖性,出现了一种新的失准机制--{ \it陷阱失准}。暗物质遗迹密度的增强是因为轴子场经历了两个阶段的振荡:它首先被困在错误的最小值,这有效地延迟了真正振荡的开始。捕获的错位比这里讨论的设置更普遍,并且可以在高温下出现额外的Peccei-Quinn断裂源时保持。此外,它将被证明,捕获的错位可以动态源最近提出的动力学错位机制。所有的参数空间都在未来几十年的实验项目的范围内。例如,即使是卡斯珀电气的第一阶段也可以发现这个轴子。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Light QCD Axion Dark Matter from Double Level Crossings
研究$Z_{\mathcal N}$轴子与类轴子粒子的质量混合中发生的单重和双重能级交叉,发现其能调控$Z_{\mathcal N}$轴子暗物质的遗迹密度,实现增强或抑制。
2024-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic k-essence ghost dark energy model
最近提出了一个幽灵暗能量模型来解释当前宇宙的加速膨胀。在这个模型中,鬼暗能量的能量密度与哈勃参数$ρ_D=αH$成正比。这里$α$是$Λ^3_{QCD}$阶的常数,其中$Λ_{QCD}\sim 100 MeV$是QCD质量尺度。我们考虑鬼暗能量与/不与暗扇区的组件之间的相互作用和动能k-本质场之间的连接。结果表明,鬼暗能量主导宇宙的宇宙学演化完全可以用一个动力学k-本质标量场来描述。根据虚暗能量密度的演化,我们重建了平坦Friedmann-Robertson-Walker宇宙中的动力学k-本质函数$F(X)$.
2012-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Search for QCD coupled axion dark matter with the MICROSCOPE space experiment
本研究利用MICROSCOPE空间实验的最终数据寻找QCD耦合轴子暗物质引发的等效原理破缺信号,未发现正面信号,并将$10^{-17}$ eV至$10^{-13}$ eV质量范围内的轴子-胶子耦合实验室约束上限提升了多达两个数量级。
2025-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
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
Constraining Axion Dark Matter with Big Bang Nucleosynthesis
我们表明,大爆炸核合成(BBN)显着约束类轴子暗物质。轴子的行为就像一个振荡的QCD $θ$角,在早期宇宙中发生红移,增加了中子冻结时的中子-质子质量差。类轴子粒子与QCD的耦合太强,导致BBN过程中4 He的产生不足,因此被排除在外。BBN边界与大部分参数空间重叠,这些参数空间将被提议的随时间变化的中子EDM搜索所覆盖。QCD轴子的耦合不足以影响BBN。
2014-02-05 astro-ph.CO hep-ph
A Unique Multi-Messenger Signal of QCD Axion Dark Matter
基于对黑洞-中子星双星的观测,我们提出了一个QCD轴子暗物质的多信使探测方案。这表明,一个密集的暗物质尖峰可能会围绕中等质量黑洞($10^{3}-10^{5} \mathrm{\,M_{\odot}}$)生长。这种尖峰的存在产生了两种独特的效应:在螺旋上升期间引力波应变的明显相移,以及由于在整个螺旋上升和合并过程中发生在中子星磁层中的共振轴子-光子转换而增强的无线电发射。值得注意的是,引力波信号的观测可以用来推断暗物质密度,从而预测无线电发射。我们研究LISA干涉仪和下一代射电望远镜(如平方公里阵列)的投影范围。在一个足够近的系统中,这样的观测将有可能探测到质量范围为$10^{-7}\,\mathrm{eV}$到$10^{-5}\,\mathrm{eV}$的QCD轴子暗物质。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
More on QCD Ghost Dark Energy
Minkowski空间和Friedmann-Robterson-Walker宇宙中量子场真空能量的差异可能与观测到的暗能量有关。为了解决QCD中的$U(1)_A$问题而引入的Veneziano鬼场的真空能量具有$ H+ {\cal O}(H^2)$的形式。在此基础上,我们研究了能量密度为$αH+βH^2$的唯象暗能量模型的动力学演化。在这个模型中,宇宙在晚期接近德西特阶段。我们用现有的观测数据,包括SnIa,BAO,CMB,BBN,哈勃参数和物质扰动增长率拟合模型。它表明宇宙在红移$z\sim 0.75$处开始加速,并且该模型与当前的数据是一致的。特别地,该模型与$ΛCDM$模型一样很好地拟合了生长因子的数据。
2012-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Heavy QCD Axion and the Mirror World
我们研究了由最轻、最稳定的镜像粒子--镜像电子的热冻结产生的暗物质的镜像世界,获得了质量为225 GeV的镜像电子的暗物质丰度,将镜像电弱标度固定在$10^8$ GeV附近。这种高度可预测的场景是由轴子实现的,轴子通过耦合到QCD和镜像QCD扇区,充当两个扇区之间的门户。由于镜像强动力学的额外贡献,轴子比标准QCD轴子质量更大。尽管如此,由于QCD和镜像QCD势的对齐,强CP问题被这个“重”轴子解决了。镜像熵通过轴子入口转移到标准模型中,轴子入口解释了镜像胶球衰变产生的过量暗辐射。这种镜像方案有各种各样的信号:(1)在35 GeV附近发生的一阶镜像QCD相变的原始引力波,(2)镜像QED的暗物质自相互作用对大尺度结构的影响,(3)影响宇宙微波背景的暗辐射,以及(4)罕见的K介子衰变,$K^+ \rightarrow (π^+ + \rm{axion})$。前两个信号不依赖于任何基本的自由参数的理论,而后两个依赖于一个单一的自由参数,轴子衰变常数。
2023-02-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
QCD Axion Dark Matter from level crossing with refined adiabatic condition
本研究探究双轴子系统的能级交叉现象对QCD轴子与类轴子粒子的影响,推导了与基无关的改进绝热条件并数值验证,确定了暗物质轴子的可行参数区及相关特征关系,还发现QCD轴子热摩擦或被低估、轴子混合模型可实现不同质量的QCD轴子。
2024-12-13 astro-ph.CO hep-ph
(Non-)Perturbative Dynamics of a Light QCD Axion: Dark Matter and the Strong CP Problem
Indiana University(印第安纳大学)
研究Z_N QCD轴子的非微扰动力学,揭示其暗物质丰度和强CP问题的解决概率变化。
2026-02-21 astro-ph.CO hep-ph
Role of QCD in moduli stabilization during inflation and axion dark matter
研究通过暴胀期间QCD对模势的贡献稳定额外维体积模,使大衰变常数QCD轴子获得质量并实现近零初始振幅,从而由暴胀量子涨落主导轴子数密度,在避免等曲率扰动约束下解释冷暗物质并预测轴子微团或轴子星。
2023-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological effects of Peccei-Quinn symmetry breaking on QCD axion dark matter
研究了Peccei-Quinn显式破缺对QCD轴子暗物质的宇宙学效应。我们发现,轴子丰度的减少或增加显着取决于初始位置,即使是一个微小的Peccei-Quinn打破,满足实验约束的中子电偶极测量。如果轴子首先开始围绕一个错误的真空振荡,并且如果它被困在那里,直到由于非微扰QCD效应导致假真空消失,它的丰度会显著增加,并且与衰变常数$f_a$无关,正如[JHEP 06(2016)150]中首次指出的那样。因此,即使衰变常数接近恒星冷却参数的下限,由俘获机制产生的轴子也可以解释暗物质。另一方面,如果轴子开始在接近低能真空的势能最小值附近振荡,由于绝热抑制机制,它的丰度会显著降低。这放宽了轴子窗口的上限,使$f_a$的值更大。我们还讨论了如何轴等曲率扰动的Peccei-Quinn破碎项的影响,并表明它可以被抑制在这两个政权。特别地,与传统场景相比,对于$f_a \lesssim 10^{11}{\rm GeV}$,膨胀尺度上的等曲率界限被放宽了许多数量级。
2022-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Particle spectra from dark matter annihilation: physics modeling and QCD uncertainties
在这次演讲中,我们讨论了粒子光谱的物理模型所产生的暗物质(DM)湮灭或衰变。在DM的间接搜索中,末态产物一般会经历一系列复杂的过程,如共振衰变、QED/QCD辐射、强子化和强子衰变。这一系列过程导致稳定的粒子(光子,正电子,反质子和中微子等)在到达探测器之前经过很长的距离。它们的光谱模型包含一些在相关分析中经常被忽略的不确定性。我们讨论了这些不确定性的来源,并估计其对光子能谱的基准DM方案与$m_χ\in [10, 1000]\,$ GeV的影响。还提供了如何从Zenodo检索完整表的说明。
2020-12-16 astro-ph.CO hep-ph
PBH assisted search for QCD axion dark matter
当失准角为$θ_{\rm i}=\mathcal{O}(1)$时,BBN时代之前的熵产生是防止衰变常数为$F_{a}\in[10^{12}{\rm GeV},10^{16}{\rm GeV}]$的QCD轴子过闭合宇宙的途径之一。因此,它必然伴随着早期的物质主导时代(EMD),前提是熵的产生是通过重粒子的衰变实现的。在本工作中,我们考虑了在小尺度上增强的原初标量扰动($k>10^{4}{\rm Mpc}^{-1}$)的假设下,在EMD时代形成原初黑洞的可能性。在这样的情况下,它是预期的PBH与轴子晕吸积发展到超紧迷你晕(UCMH)。我们研究了如何UCMH这样获得的可能是很大的使用在实验中的QCD轴子暗物质与$F_{a}\in[10^{12}{\rm GeV},10^{16}{\rm GeV}]$的搜索。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
DESI results and Dark Energy from QCD topological sectors
University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学)
本文提出基于QCD真空拓扑结构的暗能量模型,通过宇宙膨胀与闵可夫斯基时空的真空能差异解释暗能量,其密度与哈勃常数相关,且能解释近期暗能量影响显著的原因。
2026-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Matter Targets for Axion-like Particle Searches
许多现有的和拟议的针对QCD轴子暗物质(DM)的实验也可以寻找广泛的类轴子粒子(ALP)。我们分析了实验的敏感性,电磁耦合ALP DM在不同的宇宙学场景的遗物丰度设置的错位机制。我们获得基准DM目标的标准热宇宙学,一个前核合成期的早期物质统治,和一个时期的kination。这些目标在理论上是简单的,并且假设$\mathcal{O}(1)$未对准角,从而避免初始条件的微调。我们发现,一些实验将有敏感性,这些ALP DM目标之前,他们是敏感的QCD轴子,和其他人可以潜在地达到有趣的目标低于QCD带。ALP DM丰度也取决于ALP质量的来源。由强动力学(如QCD轴子)产生的依赖于温度的质量对应于具有较小衰变常数的DM候选者,从而导致更好的检测前景。
2019-05-16 astro-ph.CO hep-ph
Theta in new QCD-like sectors
新的类似QCD的“超色”扇区可以在强子对撞机上产生广泛的新签名,并提供各种各样的暗物质候选者。成对双玻色子共振是一个特别重要的对撞机特征,它既来自于$\widetildeρ\rightarrow\widetildeπ\widetildeπ\rightarrow 4V$守恒的矢量超介子衰变,也来自于$CP$破坏的赝标超介子衰变,形式为$\widetildeη\rightarrow \widetildeπ\widetildeπ\rightarrow 4V$。后者对超彩色扇区中的真空角$\widetilde θ$敏感。我们研究单双玻色子共振签名在最终状态涉及胶子和光子在大型强子对撞机和未来的100 TeV $pp$对撞机,说明发现在两个对撞机在简单的基准模型的潜力。我们还描述了$\widetilde θ$的一些理论和宇宙学的后果。如果$CP$破坏的超介子衰变在强子对撞机上是可观测的,那么普通的QCD一定有一个轴子。这样的场景也为暗物质的暗π介子成分提供了一个自然的背景,其遗迹丰度由违反$CP$的湮灭决定。如果新的真空角被暗轴子松弛到零,则遗迹密度可以是轴子和暗轴子的混合物。如果宇宙经历了早期物质主导的时期,那么暗轴子的过度产生是最容易避免的。
2018-02-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for QCD axion dark matter with transmon qubits and quantum circuit
Kyoto University(京都大学);The University of Tokyo(东京大学);International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP), The University of Tokyo(东京大学 elementary particle physics 国际中心);KEK(高能加速器研究机构)
本文提出利用超导转子量子比特作为量子传感器直接探测轴子暗物质,通过外部磁场激发量子比特并分析信号,结合谐振腔和纠缠量子传感器增强信号,实现QCD轴子模型参数区域。
2026-03-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Quark clusters, QCD vacuum and the cosmological 7Li, Dark Matter and Dark Energy problems
本研究提出基于色超导夸克团簇内轻胶球衰变的标准模型方案,同时解释宇宙学7Li丰度异常、暗物质与暗能量问题,并给出实验探测途径。
2024-03-05 astro-ph.CO hep-th
Leading QCD Corrections for Indirect Dark Matter Searches: a Fresh Look
非相对论性暗物质粒子在树能级上的湮灭可以通过附加规范玻色子的辐射得到强烈的增强。这对于螺旋度被抑制的马约拉纳粒子(如中性伴子)湮灭为费米子对的情况尤其如此。令人惊讶的是,尽管强耦合可能会产生很大的影响,但到目前为止,对胶子内部韧致辐射的研究要比对光子或电弱规范玻色子的研究少得多。在这里,我们的目标是弥合这一差距,提出了一个一般的分析,中性伴子湮灭成夸克反夸克对和胶子,允许例如任意中性伴子组成,并保持领先的夸克质量依赖在计算的所有阶段。我们发现,在某些情况下,大大增强湮灭率,特别是与最轻的中性伴子的质量接近简并的平方的情况下,但在相关的反质子和伽马射线光谱也显着的扭曲。这两种效应都极大地影响了对暗物质的间接搜索的限制,因此在例如,全球扫描另一方面,对于广泛的扫描,QCD修正的完整计算在数值上通常太昂贵,无法对参数空间中的每个点执行。我们在这里首次提出了一个有效的,数值上快速实现QCD校正,可扩展的非超对称模型,这避免了计算上要求完整的单循环计算或事件发生器运行,但完全捕捉到间接暗物质搜索相关的领先效应。在这种情况下,我们还提出了更新的约束暗物质湮灭从宇宙射线反质子数据。最后,我们评论的影响,我们的研究结果的遗迹密度计算。
2016-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Dark Matter, Matter-Antimatter Separation, and the QCD Phase Transition
本文提出QCD一阶相变可导致物质-反物质分离形成宏观畴,从而增强keV尺度惰性中微子产生,使其丰度与观测暗物质密度一致,并降低对宇宙轻子不对称性的要求。
2023-09-23 astro-ph.CO hep-ph
The QCD Axion: A Unique Player in the Axiverse with Mixings
本文研究轴子宇宙中QCD轴子与其他轴子混合时的动力学,发现其丰度增强可拓宽暗物质参数区域,并可能形成多组分暗物质。
2023-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark QCD Origin of the NANOGrav Signal and Self-Interacting Dark Matter
University of Oxford(牛津大学)
基于SU(3)_D规范理论的框架,通过自相互作用暗物质解释NANOGrav引力波信号及小尺度结构异常,模型通过熵稀释将引力波振幅与暗物质 relic 密度联系起来。
2026-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shedding Infrared Light on QCD Axion and ALP Dark Matter with JWST
本研究利用JWST的NIRSpec IFU光谱观测,对0.47至2.55 eV质量范围的QCD轴子和ALP暗物质的光子耦合施加了最强限制,并探测了新质量范围,为未来发现暗物质提供了可能。
2025-03-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Interacting Ghost Dark Energy in Non-Flat Universe
最近有人提出了一种新的称为“幽灵暗能量“的暗能量模型,以解释观测到的宇宙加速膨胀。这个模型起源于QCD的Veneziano鬼。暗能量密度与哈勃参数$ρ_D=αH$成正比,其中$α$是$Λ_{\rm QCD}^3$阶常数,$Λ_{\rm QCD}\sim 100 MeV$是QCD质量标度。本文将鬼暗能量模型推广到存在暗物质与暗能量相互作用的具有空间曲率的宇宙。我们详细研究了这个模型的宇宙学意义。在没有相互作用的情况下,鬼暗能量的状态参数方程总是$w_D > -1 $,并且在后期模拟宇宙学常数,而如果考虑相互作用,则有可能具有$w_D < -1 $。$k = 0$恢复了以往关于平坦宇宙中鬼暗能量的所有结果。为了检验观测的一致性,我们使用了Ia型超新星(SNIa)Gold样品、宇宙微波背景辐射(CMB)的位移参数和Sloan数字巡天(SDSS)的重子声振荡峰。自由参数在$1σ$置信区间的最佳拟合值为:$Ω_m^0= 0.35^{+0.02}_{-0.03}$、$Ω_D^0=0.75_{-0.04}^{+0.01}$和$b^2=0.08^{+0.03}_{-0.03}$。因此,在68%水平上,该模型中宇宙目前的总能量密度等于$Ω_{\rm tot}^0=1.10^{+0.02}_{-0.05}$。
2011-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Automatic detection of fast oscillations of dark matter scalar field and updated cosmological constraints on QCDM
University of Hartford(哈特福德大学);Northeastern University(东北大学)
本研究提出一种在\texttt{CLASS}中实现的带振荡自动探测的平均技术,解决暗物质标量场快速振荡的数值求解难题,更新了QCDM模型的宇宙学约束。
2026-08-14 astro-ph.CO