Superheavy Dark Matter from the String Theory Axiverse
本研究提出弦理论中重轴子是自然的超重暗物质候选者,其遗迹密度源于暴胀量子涨落;通过KKLT框架模稳定分析,证明体积模和$C_4$轴子可由引力粒子产生,轴子稳定留存构成暗物质。
2025-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the string axiverse by gravitational waves from Cygnus X-1
在轴宇宙方案中,大质量标量场(弦轴子)通过超辐射不稳定性在旋转黑洞(BH)周围形成云,并发射连续的引力波(GW)。我们研究的弦轴子参数,可以从GW观测的约束。如果在LIGO数据中对天鹅座X-1的GWs进行有针对性的搜索时没有检测到信号,则衰变常数$f_a$必须小于质量范围$1.1\times 10^{-12}\mathrm{eV}<μ<2.5\times 10^{-12}\mathrm{eV}$的GUT标度。还讨论了来自不可见孤立BH的约束。
2015-04-18 gr-qc hep-ph hep-th
The type IIB string axiverse and its low-energy phenomenology
我们研究了IIB型定向折叠紧化中的闭弦轴子。我们表明,自然值的背景通量的模量稳定机制的大体积的情况下(LVS)产生的axiverse特征的存在下,QCD轴子加上许多轻的轴子状粒子的质量是grammically分级。我们研究了LVS轴宇宙的唯象特征,导出了轴子的质量及其与物质和规范场的耦合。我们还确定何时闭弦轴子可以解决强CP问题,并分析了第一个明确的例子,半现实的模型与稳定的模量和QCD轴子候选人,这是不吃的异常阿贝尔规范玻色子。我们讨论了暴胀方案的选择对LVS轴宇宙的影响,并总结了天体物理学,宇宙学和实验的限制。此外,我们还展示了如何构建模型与额外的轻轴子类粒子,可以解释一些有趣的天体物理异常,并可以在下一代的轴子太阳镜和光照射通过一个墙壁实验中寻找。
2012-09-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Axiverse induced Dark Radiation Problem
弦/ $M$理论Axiverse --大量质量范围很广的非常轻的类轴子粒子(ALP)--可以说是弦/ $M$理论的一般预测。弦/ $M$理论也倾向于预言早期宇宙是由模场主导的。当重模量在核合成之前衰减时,它们会以相对论ALP的形式产生暗辐射。一般来说,人们估计相对论性物种的数量随着轴宇宙中轴子的数量而增长,这与$N_{eff} \leq 4$的观察结果相矛盾。我们详细地解释了这个问题,并提出了一些可能的解决方案,最简单的方案要求最轻模只衰变到它自己的轴子超伴子和标准模型粒子,这严重地限制了模的Kahler势和质量矩阵.
2015-12-24 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
Axion Mixing in the String Axiverse
Yunnan University(云南大学);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(亚太理论物理中心);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS(杭州高等研究院,中国科学院大学)
本文研究轴子质量混合,探讨了轴子模型中实现最大混合的条件,揭示了轴子混合的动力学及宇宙学影响。
2026-06-29 hep-ph hep-th
A Fuzzy Axiverse from String Theory
本文在IIB型弦理论框架下构建模糊轴子暗物质模型,基于超过35万个Calabi-Yau紧致化的穷举系综系统分析错位产生机制,揭示暗物质由模糊轴子与较重轴子混合组成,并探讨自动微分优化策略在弦轴子宇宙探索中的应用。
2025-02-04 hep-ph hep-th
Dark energy from the string axiverse
弦论认为,存在着大量的类轴子场,它们的质量分布在几十年内。在这里,我们表明,这些想法借给自己的一个模型的精髓没有超普朗克场漂移,所有的无量纲数是为了统一。该方案解决了“为什么是现在”的问题,即,为什么加速膨胀直到最近才开始,通过暗示暗能量支配的开始是随机发生的,在宇宙时间内每单位对数间隔的概率缓慢下降。标准的轴子势要求我们假设大多数没有变成暗能量的轴子场会迅速衰变。不过,引入稍微修改的轴子势,就避免了这些衰变的需要。在任何一种情况下,像我们这样的宇宙大约在100个宇宙中出现。这种情况可能会产生一系列可观察到的后果。
2014-09-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A CMB Millikan Experiment with Cosmic Axiverse Strings
我们研究超光速轴子与光子耦合的轴子弦。超轻轴子--重组时比哈勃还轻的轴子--是弦轴宇宙的一般预测。这些轴子串产生了一个独特的量子化的偏振旋转的CMB光子,这是$\mathcal{O}(α_{\rm em})$。当CMB光通过许多弦时,这种偏振旋转将E模式转换为B模式,并像随机行走一样增加。使用数值模拟,我们表明,预期的最终结果的大小是在当前和未来的CMB实验通过测量CMB B-模式与E-和T-模式的相关性范围内。量子化的偏振旋转角本质上是拓扑的,并且可以被看作是几何相位。它的值仅取决于反常系数,而与其他细节无关,如轴子衰变常数。通过测量这种旋转来测量反常系数将提供关于UV理论的信息,例如电荷的量子化和基本电荷单位的值。宇宙中轴子弦的存在只依赖于早期宇宙在暴胀后的相变,之后弦网络迅速接近吸引子标度解。如果有额外的稳定拓扑对象,如畴壁,那么重如$10^{-15}$ eV的轴子将是可访问的。这些弦的存在也可以通过测量引力透镜类星体系统中不同图像之间的相对偏振旋转角来探测。
2020-07-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
String Axiverse
弦论认为,许多超轻的轴子可能同时存在,每十年的质量可能达到哈勃尺度10^-33 eV。相反地,存在如此丰富的轴子(一种“轴向体”)将是弦论的证据,因为它是由于额外维流形的拓扑复杂性而产生的,在一个只有我们熟悉的四维的理论中是特别的。我们研究了即将到来的天体物理实验将如何在10^-33 eV到10^-10 eV的巨大质量范围内探索这种轴子的存在。质量在10^-33 eV到10^-28 eV之间的轴子会导致CMB偏振的旋转,这种旋转在整个天空中是恒定的。预测的旋转角为α~1/137量级。质量范围在10^-28 eV到10^-18 eV的轴子会在物质功率谱中产生多个阶跃,这将在即将到来的星系巡天中被探测到。质量范围在10^-22 eV到10^-10 eV的轴子通过彭罗斯超辐射过程影响快速旋转天体物理黑洞的动力学和引力波发射。当轴子康普顿波长是黑洞大小的量级时,轴子在黑洞“核”周围形成“超辐射”原子束缚态。它们的占据数通过从能层提取旋转能量而呈指数增长,最终在旋转的玻色-爱因斯坦轴子凝聚体中发射引力波。这种机制在快速旋转的黑洞的光谱中产生了质量间隙,从而诊断出轴子的存在。X射线双星LMC X-1中快速旋转的黑洞意味着QCD轴子衰变常数的上限f_a<2* 10^17 GeV,远低于普朗克质量。通过观测更小的恒星质量的黑洞,这个范围可以被改进到大统一尺度f_a<2* 10^16 GeV。
2009-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Friendship in the Axiverse: Late-time direct and astrophysical signatures of early-time nonlinear axion dynamics
弦论的一般低能预言是存在大量的轴子,通常被称为弦轴宇宙。轴子也有一个自然的宇宙学产生机制,真空错位,使它们成为动机良好的暗物质(DM)候选者。许多关于轴子产生的工作都考虑了单个自由轴子的情况,但在现实的轴宇宙中,弦轴子被期望密集地分布在质量的许多数量级上,并通过它们的联合势相互作用。在本文中,我们表明,在这种潜在的非线性导致一种新的类型的共振能量转移与附近的质量的轴子之间。这种共振通常将能量从具有较大衰变常数的轴子转移到具有较小衰变常数的轴子,并导致大量签名。这些包括增强的直接探测前景的共振对,即使是一个小的暗物质的子组件,并提高小规模的结构,如果对是大部分的DM。不久的将来,ADMX和DM Radio等实验的迭代将对这种情况敏感,DM子结构的天体物理探测也是如此。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards a Heterotic Axiverse
该研究初步探索杂化弦论卡拉比-丘紧致化下的弦论轴子宇宙,刻画轴子质量谱与耦合特性,指出其质量下界远强于IIB型紧致化,为相关宇宙学与粒子物理研究提供新视角。
2025-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Axiverse Spectroscopy: Seeing the Forest for the Axions
本文研究暴胀中多旁观者轴子通过Chern-Simons耦合产生多峰引力波谱,解释纳赫兹背景,并探讨IIB型弦紧致化中的紫外起源,区分弦景观与沼泽地模型。
2023-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axiverse and Black Hole
弦论/M理论通常预测,在四维紧致化后,会产生具有宽质量谱的轴子场,延伸到10^{-10}eV以下。这些轴子/场在不同的尺度上激发了丰富多样的宇宙物理现象,并为我们探索终极理论提供了新的窗口。在本文中,在概述了这个轴宇宙的想法,我采取了黑洞不稳定性作为最迷人的一个轴宇宙现象,并解释其物理机制和天体物理学的预测。
2011-11-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
An M Theory Solution to the Strong CP Problem and Constraints on the Axiverse
我们给出了一个明确的实现Arvanitaki等讨论的“弦Axiverse”。al \cite{Arvanitaki:2009fg}通过将我们以前关于$M$理论中的模稳定性的结果扩展到包括轴子。我们扩展了对\cite{Arvanitaki:2009fg}的分析,以允许高尺度的膨胀,导致一个模量占主导地位的前BBN宇宙。我们证明,解决强CP问题的轴子会自然出现,并且轴子衰变常数和GUT标度都可以始终在$2\times 10^{16}$ GeV左右,只需比通常预期的小得多的微调。从宇宙学观测,即等曲率扰动和张量模式的约束轴。Fox et.的扩展工作。al \cite{Fox:2004kb},我们注意到{ \it普朗克张量模的观测将完全证伪轴宇宙。}最后,我们注意到,Axiverse模型的最轻的轴子的质量为$10^{-15}$ eV,衰变常数为$5\times 10^{14}$ GeV,不需要(人择)微调,尽管标准统一在$10^{16}$ GeV是难以适应的。
2010-10-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Electromagnetic waves propagating in the string axiverse
人们普遍认为,在弦论中,轴子无处不在,可能就是暗物质。轴子暗物质的独特特征是相干振荡和通过陈-西蒙斯项与电磁场耦合。本文研究了质量在$10^{-13}\,{\rm eV}$到$10^{3}\,{\rm eV}$范围内的轴子的这两个特征的结果。首先,我们研究了由轴子相干振荡引起的电磁波的参数共振。作为谐振的结果,电磁波的振幅被增强,并且将产生圆偏振单色波。其次,我们研究了轴子暗物质背景下的光速。在陈-西蒙斯项的存在下,色散关系被修改,光速将随时间振荡。事实证明,光速的变化很难观察到。我们认为,未来的无线电波观测的共振可以引起一个更强的约束的耦合常数和/或密度的轴子暗物质。
2017-11-12 astro-ph.CO hep-th
The Axiverse Extended: Vacuum Destabilisation, Early Dark Energy and Cosmological Collapse
在Arvanitaki等人(arXiv:0905.4720v2 [hep-th])的“弦轴向”哲学中提出了一个模型,该模型通过质量项将超轻轴子耦合到其相应的模量。在宇宙膨胀的后期,光场在它们的势中滚动,并对暗区的能量密度有贡献。耦合和额外场的加入极大地丰富了轴宇宙的可能唯象。有许多有趣的阶段,其中轴子和模量分量表现为暗物质或暗能量,并且可以通过修改过去的状态方程或导致宇宙未来可能的坍缩来对宇宙的膨胀历史产生相当大的和明显的影响。在未来,这种耦合可能有助于减轻宇宙学轴子的微调问题。我们激励和提出的模型,并简要探讨其宇宙学的后果数值。
2012-11-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hierarchical Axiverse
Yunnan University(云南大学)
该研究针对弦紧致化产生的约100个类轴子粒子,利用QCD诱导质量混合和随机混合,提出分层轴子域模式,其质量与衰变常数呈分层分布且满足沼泽地约束。
2026-08-05 hep-ph hep-th
Bayesian inference on Calabi--Yau moduli spaces and the axiverse: experimental data meets string theory
本研究通过贝叶斯推断在卡比利亚-尤卡模空间中分析轴子物理,结合实验数据和弦论,探索超轻轴子在暗物质中的作用。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Glimmers from the Axiverse
本文研究IIB型弦紧致化中轴子-光子耦合被系统性压低的机制,并在20万个玩具模型系综中分析其唯象学后果,发现多数轴子不可见但少数可能通过光子耦合被探测。
2024-10-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Kreuzer-Skarke Axiverse
研究了大$h^{1,1}$上Calabi-Yau三重超曲面的拓扑性质.我们通过对Kreuzer-Skarke列表中的多面体进行三角剖分得到了200万个三重$X$,包括所有具有$240 \le h^{1,1}\le 491$的多面体。我们发现,在大的$h^{1,1}$的Kähler锥非常窄,因此,在$X$上弦紧化中对$α^{\prime}$展开的控制与超轻轴子的存在相关。如果每条有效曲线都有以串为单位的体积$\ge 1$,那么不可约有效曲线和除数的典型体积以及$X$本身的典型体积都标度为$(h^{1,1})^p$,其中$3\lesssim p \lesssim 7$取决于所讨论的循环类型。因此,包裹这些循环的膜的瞬子被高度抑制了。
2018-08-03 hep-th
On the dark radiation problem in the axiverse
弦理论一般预言我们生活在一个所谓的轴宇宙中:宇宙中有大约100种轻的轴子,它们与标准模型粒子脱钩。然而,轴子可以耦合到暴胀子,导致它们在暴胀后产生。然后,这些轴子留在膨胀的宇宙中,贡献了暗辐射分量,这与目前的宇宙学数据严重相关。我们把一个一般的约束的轴子生产率,并将其应用到几个变种的合理的膨胀轴子耦合。这个极限仅仅限制了超轻轴子的数量和膨胀子与轴子耦合的相对强度。它在大、小场暴胀模型中都是有效的,与轴子的能量尺度和质量无关。因此,这个极限与宇宙过闭合和轴子等曲率波动的极限是互补的。特别是,如果暴胀子在再加热时普遍耦合到所有的场,则禁止一百个轴子。在引力扇区负责宇宙再加热的情况下(这在所有具有修正引力的暴胀模型中是一个自然的选择),轴子的产生可以是有效的。我们发现,在Starobinsky $R^2$ -暴胀中,即使是一个单一的轴子(例如标准的QCD-轴子)与普朗克数据的张力,使模型与轴宇宙不一致。一般的结论是,低再加热温度和低再加热机制的暴胀可能与轻标量的存在处于紧张状态。
2017-02-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Field Theory Axiverse
本研究针对暗禁闭规范理论中任意味数暗夸克产生的场论轴子多重态,计算其能谱、与标准模型光子的耦合及味数、色数依赖,结合Nf=10、Nc=3的示例给出约束,并阐明伴随的超重暗重子多重态。
2024-04-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Quadratic Axion Couplings in String Theory
University of Manitoba(曼尼托巴大学);University of Winnipeg(温尼伯大学);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文提出弦理论中产生轴子与规范场二次耦合的三类机制,发现该耦合普遍存在且强于QCD轴子的对应耦合,可用于探测弦理论轴子景观。
2026-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axiverse cosmology and the energy scale of inflation
由弦论激发的超轻轴子($m_a\lesssim 10^{-18}$ eV)可以成为暴胀能量尺度的有力探测器。与较重的轴子相比,超轻轴子中的等曲率模可以与可观测到的引力波共存。在这里,它表明,大尺度结构约束严重限制了轴子质量,密度分数和等曲率振幅的参数空间。它还表明,从根本上不同的CMB观测的超轻轴子等曲率模式另外减少这个空间。给出了一种新的、精确的、有效的等曲率功率谱计算方法,并将其应用于超轻轴子和暴胀的约束。
2013-10-23 astro-ph.CO hep-th
Axiverse Lampposts
University of Washington(华盛顿大学);International Centre for Theoretical Physics (ICTP)(国际理论物理中心);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)(意大利国家核物理研究所)
本文通过N个耦合轴子模型研究弦轴子景观,发现轴子场范围随N增加而缩小,且最重模式与最小动能本征值对齐,导致探测前景受抑制,但QCD轴子例外,并指出耦合轴子暗物质在低尺度暴胀下对初始条件的调谐更宽松。
2026-05-30 hep-ph hep-th
Note on moduli stabilization, supersymmetry breaking and axiverse
研究了四维N = 1超引力理论中重模和包含轻弦论轴子的准轴子多重态的模稳定化性质。我们给出了一般配方的情况下,重模和saxion稳定,而轴子保持轻,假设模稳定的超对称解附近。人们可以在非超对称闵可夫斯基真空中找到稳定的真空,即非快子介子。我们还讨论了模与超对称破缺扇区耦合和/或模对超对称破缺有贡献的情况。我们还研究了轴子起源于类物质场的模型。即使不存在轻的轴子多重态,我们对模稳定化的分析也是适用的。
2011-06-14 astro-ph.IM hep-ph hep-th
Ultra-light Axions: Degeneracies with Massive Neutrinos and Forecasts for Future Cosmological Observations
弦论的一个普遍预言是存在许多轴子场。最近有人认为,许多这些领域应该是轻的,像众所周知的QCD轴子,导致可观察到的宇宙学后果。本文详细研究了所谓的弦轴宇宙对大尺度结构的影响,重点是密度扰动的形态和演化、宇宙微波背景的各向异性以及遥远星系的弱引力透镜。我们量化的具体影响,将出现从存在的轴子字段和突出可能的简并,可能会出现在大规模中微子的存在。我们特别注意理解不同的物理效果和尺度。然后,我们预测弦轴向宇宙可能会受到约束,并表明,与不同的观察相结合,它应该有可能检测到一小部分的超轻轴子的暗物质的百分之几。
2013-02-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Catastrophic Inflation in the Axiverse
Jefferson Physical Laboratory, Harvard University(杰斐逊物理实验室,哈佛大学);Laboratory for Theoretical Fundamental Physics, EPFL(理论基础物理实验室,洛桑联邦理工学院);Center for Cosmology and Particle Physics, New York University(宇宙学与粒子物理中心,纽约大学)
该研究在IIB型弦理论紧化景观中,通过算法识别出轴子势的灾难性合并灾变,实现无需大场范围的小场慢滚暴胀,部分结果符合观测的谱倾斜或标量扰动振幅。
2026-08-18 astro-ph.CO hep-th
Freezing-in the Axiverse
Flatiron Institute(平顿研究所);Tufts University(塔夫茨大学);New York University(纽约大学)
本文通过有效场论方法研究多个轻轴子对宇宙微波背景辐射巡天的发现空间影响,揭示电荷半径算符并分析味结构对N_eff的贡献。
2026-02-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
PQ Axiverse
本文证明了在弦理论的一大类紧致化中,Peccei-Quinn机制能解决强CP问题,发现D膜瞬子对中子电偶极矩的贡献随轴子数量N的四次方指数衰减,且多数模型满足宇宙学约束。
2022-08-30 hep-ph hep-th
Bosenova and Axiverse
我们报告了弦轴子场动力学的一些新的有趣特征(即,具有sine-Gordon型自相互作用的微小质量的(伪)标量场)围绕旋转黑洞的三个方面.首先,我们重新计算了超辐射不稳定性的增长率,并表明在某些情况下,泛音模式有更大的增长率比基本模式具有相同的角量子数时,黑洞是快速旋转。其次,我们研究了由非线性自相互作用引起的标量场的动力学演化,注意到动力学现象对轴子质量和模式的依赖性。同时研究了两个超辐射不稳定模同时被激发的情况。最后,我们报告了我们在史瓦西背景近似下对动力学轴子云的引力波发射的初步模拟。结果表明,玻色子爆发期间会产生相当强的引力波爆发,如果发生在银河系或邻近星系,地面探测器可以探测到这种爆发。
2015-05-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Stochastic Axiverse
除了黑洞的超辐射和CMB偏振的旋转等壮观的特征外,弦轴宇宙中出现的大量轴子可能具有潜在的危险意义。一个例子是由错位机制导致的残余轴子和模量的宇宙学过剩,在上述信号可能被观察到的区域中更明显,即对于大的轴子衰变常数。在这项工作中,我们研究的最低要求,以软化这个问题,并表明,基本要求是一个长期的低规模通货膨胀。然而,在这种情况下,如果暴胀的哈勃尺度低于$O(100)$ eV左右,那么早期宇宙中就不会产生残余的DM轴子。某些轴子的宇宙学产生可能会被激活,通过错位机制,如果它们的潜在最小值在暴胀和今天之间发生变化。作为一个特殊的例子,我们详细研究了最大错位机制如何稀释危险的轴子的影响,并允许生产轴子DM在一个受控的方式。在这种情况下,实现该机制的轴子的势在暴胀时期和今天之间移动了一个因子$Δθ=π$,轴子开始从其势的顶部振荡。我们还表明,轴子与质量$m_a\sim O(1-100)\, H_0$实现最大错位机制一般表现为暗能量的衰减常数,可以采取的值远低于普朗克尺度,避免与超普朗克尺度的问题。最后,我们简要地研究了基本的现象学意义的机制和评论的兼容性,这种类型的最大错位的精髓与沼泽地的标准。
2021-09-12 hep-ph hep-th
The Dark Dimension meets the Axiverse
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);CERN(欧洲核子研究组织)
该研究结合暗维与轴子宇宙场景,发现轴子塔可参与暗物质冻入产生,其能量注入的稀释效应能使暗维暗物质避开强宇宙学约束,还开发了评估塔碎裂的连续体方法。
2026-07-31 hep-ph hep-th
String Theory and Grand Unification Suggest a Sub-Microelectronvolt QCD Axion
结合弦理论与大统一理论,通过幺正性论证和KS系综紧致化,将QCD轴子质量约束在10^-11至10^-8 eV范围,并指出该范围对暗物质搜索相关,且KS轴子景观最多约47个轴子,未能解释DESI暗能量提示。
2025-05-21 hep-ph hep-th
The Spectrum of the Axion Dark Sector, Cosmological Observable and Black Hole Superradiance Constraints
一致的量子引力框架经常预言大量超轻赝标自由度的存在,形成弦轴宇宙的唯象景观。额外维度的紧致流形和真空的复杂性决定了这些场可能具有跨越数十年的宇宙学重要尺度的参数。对双星和超大质量黑洞系统的天体物理观测可以通过超辐射现象排除某些超轻质量玻色子的存在。在这项工作中,它示出了如何使用这些测量来约束多玻色子场论的质量的统计分布的属性,受到轴子场对准模型和M理论中的弦轴向的明确实现的启发。这样的方法可以排除$N_{\rm ax} \geq 30$类轴子场的范围内的质量分布宽度和中心值跨越许多数量级,涵盖了重要的暗扇区和大统一理论的轴子现象。这是证明了在弦论和M-理论,在某些情况下的质量分布采取普遍形式的随机矩阵理论中发现的几个例子的轴子。
2018-11-14 hep-ph hep-th
Axion string signatures II: A cosmological plasma collider
我们研究了QCD轴子弦和超轻轴子弦(轴向弦)的早期和晚期时间特征。我们专注于电荷沉积到轴子弦从电磁场和随后的新的中和机制,由于束缚态的形成。虽然早期的宇宙特征似乎不太可能,但有大量的晚期特征。穿过星系的轴子弦获得了巨大的电荷密度,这些电荷被致密的束缚态标准模型粒子等离子体中和,形成一维“原子”。弦上的带电波包,以及弦外稠密的等离子体,都以接近光速的速度沿弦传播。这些高能等离子体包与质心能量高达$10^{9}$ GeV的碰撞。这些碰撞的光度可以比太阳光度大7个数量级,并且持续数千年,即使它们发生在宇宙学上很远的地方,也可以在射电望远镜上看到。新的观测量是互补的超轻轴子弦的CMB观测量,最近提出的,是敏感的一个类似的动机参数范围。
2021-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Cosmological Dynamics of String Theory Axion Strings
本研究对比弦理论与场论轴子的早期宇宙行为,发现弦理论轴子通常不形成轴子弦,特殊暴胀下形成的弦因张力大易致暗物质过盛被排除,仅轴子多重态场景可兼容观测并产生可探测引力波。
2023-12-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Testing F-theory GUTs with the Axiverse
Harvard University(哈佛大学);CERN(欧洲核子研究中心);Universität Hamburg(汉堡大学)
本文证明F-理论大统一理论中与光子耦合的轴子满足耦合-质量比上限,并指出该上限在有效理论可控区域内排除参数高于QCD轴子带的轴子,使F-理论大统一理论可被证伪。
2026-06-08 hep-ph hep-th
Exploring the SO(32) Heterotic String
我们给出了杂化SO(32)弦论的Z_N轨道紧化的一个完整分类,并展示了它在实际建模中的潜力。详细分析了SO(2n)群旋量表示的出现.我们的结论是,杂合SO(32)弦构成了弦景观的一个有趣的部分,无论是从模型的建设和杂合I型对偶的问题。
2006-04-11 hep-ph hep-th
$Z'$s and sterile neutrinos from heterotic string models: exploring $Z'$ mass exclusion limits
我们调查的影响,不育中微子的衰变率的额外的$Z'$ s与质量在TeV范围内的杂种优势弦衍生模型。我们探讨了无菌中微子对当前LHC的$Z'$质量排阻极限的影响,以及当这类特定模型的参数空间被修改时,这些界限如何变化。
2022-06-20 hep-ph hep-th
The Spectrum of the Axion Dark Sector
轴子出现在粒子物理学的标准模型的许多理论扩展中,特别是“弦轴宇宙”。如果轴子质量$m_a$和(有效)衰变常数$f_a$在特定范围内,那么轴子对宇宙学暗物质和暗能量密度有贡献。我们计算背景宇宙学(准)观测模型与大量的轴子场,$n_{\rm ax}\sim \mathcal{O}(10-100)$,质量和衰变常数从统计分布。这将参数的数量从$2n_{\rm ax}$减少到少量的“超参数”。我们考虑了一些分布,从那些纯粹出于统计考虑,到那些根据一类M-理论模型指定结构的分布。使用贝叶斯方法,我们能够约束分布的超参数。在某些情况下,超参数可能与弦论有关,例如限制轴子与模的数量比,或提供正确的遗物密度所需的典型衰变常数标度。我们的方法结合使用随机矩阵理论和贝叶斯网络。
2017-06-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational probes of ultra-light axions
轴子是一种假设的、动机良好的暗物质粒子,它的存在可以解释强相互作用中没有电荷宇称破坏。除了这个原始动机,质量为$10^{-33}\,{\rm eV}\lesssim m_{\rm a}\lesssim 10^{-10}\,{\rm eV}$的超轻轴子(ULA)的“轴宇宙”也从弦论中出现。根据质量的不同,这种暗能量对暗物质密度有贡献,或者说,表现得像暗能量。在这些质量下,ULAs的经典波状特性在天文学上表现出来,可能会缓解本地群体尺度上$Λ$ CDM范式内的观测紧张局势。ULA还提供小尺度上的特征,如结构抑制、干涉图案和孤子,以将它们与较重的暗物质候选者区分开来。通过它们的引力印记,在目前允许的参数空间中的ULA提供了一系列观测测试,以在未来十年中实现目标,改变了对微波背景各向异性、星系聚类、沿类星体视线中性氢的莱曼- $α$吸收、脉冲星计时和黑洞质谱的标准预测。
2019-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring a string-like landscape
我们探讨暴胀轨迹内随机产生的二维潜力,被认为是一个玩具模型的字符串景观。背景和扰动方程的数值求解,后者使用的两个领域的形式主义的彼得森和Tegmark,充分结合了等曲率扰动的影响。充分膨胀是一种罕见的事件,大约只有$10^5$中的一个发生。对于产生足够膨胀的模型,我们发现大多数运行满足WMAP的当前约束。在所有运行中,标量光谱指数小于1。张量-标量比低于当前的极限,但通常足够大,可以被下一代CMB实验检测到,也许也可以被普朗克检测到。在许多情况下,暴胀一致性方程被等曲率模的影响打破。
2011-02-15 astro-ph.CO hep-th
Exploring Vacuum Manifold of Open String Field Theory
由K_n产生的整体对称性是弦规范对称性的一个子群。我们探讨的真空流形的部分相关的对称性。一个强有力的证据,提出了分析经典解决方案的立方弦场论发现较早的参考文献。[5,6]实际上是由对称性相关的,因此,所有这些都描述了相同的快子真空。一些剩余的微妙之处被指出。
2005-06-30 hep-th
Exploring the Moduli Space of (0,2) Strings
本文利用规范群SO(10)的精确可解(0,2)超对称共形场论研究了相应经典弦真空的超势。我们提供的证据表明,合理的点在于朗道-金兹伯格阶段的线性西格玛模型,并精确计算所有的三点和四点函数的规范单。这些耦合已经对超势可能的平坦方向施加了严格的限制。最后,我们考虑了与底层线性σ模型的Kahler变形相关的平坦方向。
1996-04-23 hep-th
A step towards exploring the features of Gravidilaton sector in Randall-Sundrum scenario via lightest Kaluza-Klein graviton mass
本文从最轻的Kaluza-Klein引力子质量谱出发,研究了IIB型弦论激发的低能超引力理论中的5维Gauss-Bonnet修正和两圈高亏格贡献对引力作用量的作用.从ATLAS双轻子搜索7 TeV质子-质子碰撞得到的最轻Kaluza-Klein引力子质量的最新约束出发,我们证明了由于Gauss-Bonnet和弦环修正的存在,${\bf AdS_{5}}$体中的翘曲解与Randall-Sundrum方案是截然不同的.我们讨论了模型参数的约束条件,以适应目前的ATLAS数据。
2014-10-28 gr-qc hep-ph hep-th
Branes with Brains: Exploring String Vacua with Deep Reinforcement Learning
我们提出深度强化学习作为一种无模型方法来探索弦真空的景观。作为一个具体的应用,我们利用人工智能代理称为异步优势演员评论家探索IIA型紧致相交D6膜。由于不同的字符串背景配置探索通过改变D6膜配置,代理收到奖励和惩罚相关的字符串一致性条件和接近标准模型真空。这些反过来又被用来更新代理的策略和价值神经网络,以改善其行为。通过强化学习,智能体在这两个任务中的性能都得到了显着提高,对于某些任务,它找到的解决方案比随机步行者多O(200)倍。在一种情况下,我们证明了智能体学习了一种人类衍生的策略来寻找一致的字符串模型。在另一种情况下,在不存在人类衍生策略的情况下,智能体学习一种真正的新策略,这种策略在单位时间内实现相同目标的效率是原来的两倍。我们的研究结果表明,代理学习解决各种弦论一致性条件,这是措辞的非线性,耦合丢番图方程。
2019-03-27 hep-th
Exploring the Effects of Generalized Entropy onto Bardeen Black Hole Surrounded by Cloud of Strings
本研究探讨广义熵对弦云环绕的巴丁黑洞热力学及地热力学的影响,发现特定熵模型能提供更优的热力学行为描述。
2025-04-24 gr-qc hep-th
Cosmology of Axions and Moduli: A Dynamical Systems Approach
本文主要讨论弦宇宙学和多重标量场的动力学,以及它们作为(早期)暗能量模型的特征。我们的出发点是“弦轴宇宙”,一个场景,激发宇宙学轻轴子场的存在作为弦论的一般后果。我们把这样一个轴子与它相应的模耦合起来。我们给出了一个详细的介绍,丰富的宇宙学这样一个模型,从设置初始条件的领域在通货膨胀期间,渐近的未来。我们提出了一些简化的假设的基础上固定的轴子衰减常数$f_a$,和有效场论时,模轨迹是绝热的,并找到这些假设的条件下,打破。作为我们的分析的副产品,我们发现,放松假设固定的$f_a$导致出现一个新的亚稳de-Sitter区域的模量,而不需要提升一个额外的常数。动力系统分析揭示了许多不动点吸引子,排斥子和鞍点,我们详细分析的存在。我们还提供了相空间的几何解释。固定点可用于约束模型中的耦合。对参数空间某些区域的系统扫描揭示,在这个模型中,宇宙的未来演化可能是丰富的,包含多个加速膨胀的时代。
2013-03-21 astro-ph.CO hep-th
Exploring Spiral Inflation in String Theory
我们研究了在卡-丘流形上紧化的IIB型弦论中,利用复结构模的近锥通量势实现螺旋暴胀的可能性。使用复杂结构模量的通量势的显式形式,我们提供的分析和数值参数表明,螺旋膨胀是难以支持的。我们还表明,对于这一部门的低能量弦论,一个可行的螺旋膨胀的情况下,将其成功归功于德西特真空能量,与最小的依赖于非梯度流场的轨迹特征的螺旋膨胀。因此,我们的结论是,即使近锥状区域具有必要的多层潜力所要求的螺旋膨胀,一般看来,螺旋膨胀是不实现单独使用复杂的结构通量潜力。
2013-08-02 hep-th
Exploring Pure Spinor String Theory on AdS_4 x CP^3
在本文中,我们建立了AdS_4 × CP^3上的纯旋量超弦理论。通过将纯旋量作用量在费米超陪集Osp(6)上重新构造为拓扑A模型,|4)/SO(6)xSp(4)加上BRST精确项,我们证明了sigma模型的精确性。然后我们给出了一个在大体积极限下约化为超弦的规范线性σ模型,并研究了它在不同相态下的分支几何。此外,我们还讨论了可能的D-膜边界条件和费米子超陪集的主手征模型。
2008-08-26 hep-th
Exploring the landscape of CHL strings on T^d
特殊T^d/Z_2轨道折叠上的杂种弦的紧化实现了具有16个超荷的弦模型的景观和在约秩d+8的左移扇区上的规范群。非扭曲态和扭曲态的动量跨越一个被称为米哈伊洛夫晶格II_{(d)}的晶格,它在d > 1时不是自对偶的。利用格嵌入性质的计算机算法,我们对d=1和2时的模空间进行了系统的探索,并给出了U(1)^{d+8}增强到秩为d+8的非阿贝尔规范群的最大增强点列表.当d = 1时,这些群是单系群和单连通群,实际上可以从E_{10}的Dynkin图中得到。对于d = 2,也有辛群和双连通群。对于后者,我们从格的嵌入到II_{(2)}的对偶中找到了它们的基本群的精确形式。我们的结果很容易推广到d > 2。
2021-07-26 hep-th
Exploring String Theory Solutions: Black hole thermodynamics with $α'$ corrections and type II compactifications
本论文研究了弦有效场论中的解:在杂化弦理论中给出黑洞解的 $α'$ 修正并刻画其热力学,在 type II 理论中研究 $X_4 \ imes X_6$ 紧致化的非微扰稳定性及同调数据对 EFT 的影响。
2025-05-02 hep-th