Primordial Black Holes for the LIGO Events in the Axion-like Curvaton Model
本文修正了类轴子曲率模型中的原初黑洞形成过程，并研究了类轴子曲率模型中的原初黑洞是否可以成为Advanced LIGO探测到的引力波信号的起源。在这个模型中，小尺度的曲率扰动与大振幅的产生，这是必不可少的PBH的形成。另一方面，大曲率扰动也通过其二阶效应成为原始GW的来源。脉冲星定时阵列（PTA）实验对这样的GWs施加了严格的限制。我们还检查了模型与这些约束的一致性。在这种分析中，重要的是要考虑非高斯性的影响，这是很容易产生的曲率模型。我们看到，如果存在非高斯性，则可以用较小的原始功率谱振幅产生固定数量的PBH。
2018-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from type II axion-like curvaton model and its implication for NANOGrav result
NANOGrav最近的报告引起了人们的关注，因为它的信号可以用$f\sim 10^{-8}$ Hz的$Ω_{\rm GW}\sim 10^{-9}$的随机引力波（GW）来解释。PBH形成情景是NANOGrav信号的候选者之一，它可以同时解释在LIGO-Virgo合作的二元合并事件中观察到的$30 M_\odot$黑洞。我们专注于第二类轴子曲率模型的PBH形成。在第二类模型中，复场的相位部分是轴子，从势的原点滚下。研究发现，II型模型实现了宽功率谱的密度扰动，可以同时解释LIGO-Virgo事件和NANOGrav信号。我们还改进了我们的模型中的扰动的非高斯性的处理，以准确地估计所引起的GWs的幅度。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Generalising Axion-like particle as the curvaton: sourcing primordial density perturbation and non-Gaussianities
我们调查的非微扰产生的类轴子粒子（ALP）的潜力，涉及费米子在暗扇区耦合到ALP，在早期宇宙膨胀阶段的ALP是一个旁观者字段。由于存在两个费米子质量$m_u$和$m_d$耦合到ALP，这里的势偏离了标准余弦性质。在暴胀期间，ALP是一个旁观者场，但在暴胀结束后，它开始振荡并主导宇宙的能量密度，从而产生等曲率扰动，而来自暴胀子的标准曲率波动被认为是次主导的。随后，ALP衰变，将等曲率扰动转换为绝热扰动，从而充当原始密度扰动的起源。我们确定的参数空间涉及的轴子衰变常数$f_a$，规模的限制$Λ$，ALP质量$m$和费米子的质量，$m_u$和$m_d$，它可以令人满意地表现为曲率和源所观察到的原始密度扰动。我们还预测本地非高斯信号的双谱和三谱$f_{NL}$和$g_{NL}$，作为比率的函数$m_u/m_d$，这是在允许的范围内，在最新的普朗克观测和未来的观测是可检测的。特别地，我们观察到$f_{NL}$和$g_{NL}$的值取决于$m_u$和$m_d$的比率：$f_{NL}$对于除$m_u = m_d$之外的所有情形或多或少为正，并且无论$m_u$和$m_d$之间的比率如何，$g_{NL}$总是为正。我们的分析结果在极限$m_u = m_d$类似香草曲率的情况下，而在极限$m_u \gg m_d$类似纯轴子余弦势。
2023-02-01 astro-ph.CO hep-ph
Forecasting isocurvature models with CMB lensing information: axion and curvaton scenarios
一些暴胀模型预言，除了众所周知的绝热扰动外，还存在等曲率的原始涨落。现有的数据集尚未排除这种混合模式。在本文中，我们探讨了从未来的天文数据中获得更好的等曲率贡献约束的可能性。本文考虑轴子和曲率暴胀的情况，利用普朗克卫星实验规范和SDSS星系巡天，用Fisher信息矩阵形式化方法预测最佳参数误差估计。特别是，我们考虑如何CMB透镜信息可以改善这一预测。我们发现所有考虑的宇宙学参数都有了实质性的改进。在等曲率振幅的情况下，这种改善是强烈依赖于模型的，在其基准值周围在小于1%和大于20%之间变化。此外，CMB透镜使得其中一个模型中的等曲率振幅和相关相位之间的简并中断成为可能。从这个意义上说，CMB透镜信息在未来数据分析中至关重要。
2012-06-13 astro-ph.CO
Stochastic Axion-like Curvaton: Non-Gaussianity and Primordial Black Holes Without Large Power Spectrum
本研究提出一种基于随机类轴子旁观者场的原初黑洞形成机制，无需曲率功率谱峰值即可通过非高斯尾产生大量原初黑洞，同时指出此类模型存在与CMB等曲率限制冲突的成团问题并探讨解决方案。
2025-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The running curvaton
受\cite{Jiang:2018uce}的启发，我们提出了一种类似的曲率机制，其实现发生在预热过程中，其中有效质量在运行（其势由耦合部分和指数部分组成，指数部分的贡献相对于耦合部分是次主导的）。曲率子的产生包括窄共振和宽共振两种情况，其判据是曲率子的谱指数。由于暴胀势是混沌暴胀（二次暴胀势），它可以平稳地过渡到预热过程。一旦熵扰动转化为曲率扰动，我们将使用$δN$形式来研究它的有效性。在忽略曲率指数势的影响下，计算了功率谱$P_ζ$和非线性非高斯参数$f_{NL}$。我们的计算分析表明，这两个可观量是独立的暴胀子的潜力。最后，当曲率几乎衰减（暴胀子场消失）时，指数势将接近宇宙学常数量级的常数，这可能起到暗能量的作用。
2020-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Numerical study of inflationary preheating with arbitrary power-law potential and a realization of curvaton mechanism
在暴胀预热期间，暴胀子场中储存的能量迅速转化为其他熵场的激发。这一阶段的特点是由于参数共振而产生指数粒子，并且众所周知难以使用解析方法进行分析。我们发展了一个详细的数值模拟来研究暴胀子的潜力是一个幂律函数与任意的幂指数时的暴胀预热。为了实现一个成功的优雅退出从一个原始的暴胀阶段到一个平滑的，振荡的阶段，在预热过程中，我们假设暴胀子潜力减少到一个二次函数的红外制度，这可能被视为在低能量尺度的质量项。通过这种简化，我们的数值方法可以应用于非常规的混沌暴胀模型。为了证明其有效性，我们数值分析了受弦论启发的轴单值暴胀的预热阶段。通过微扰分析，我们的结果表明，原初曲率微扰的功率谱可以由熵场的涨落而不是暴胀子的涨落所支配，这可以看作是曲率机制通过预热过程的一种特殊实现.
2018-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Strongly scale-dependent polyspectra from curvaton self-interactions
研究了具有自相互作用的曲率模型中非线性参数f_NL和g_NL的尺度依赖性。我们证明了谱指数n_fNL=d ln |f_NL| /（d ln k）和n_gNL=d ln |g_NL| /（d ln k）可以取比慢滚参数和功率谱谱的谱指数大得多的值。这意味着在普朗克的情况下，双谱和三谱的尺度依赖性可以很容易地观察到，这将导致对模型的严格的额外约束。尽管在具有自相互作用的曲率模型中f_NL和g_NL具有高度非平凡的行为，但我们发现，如果g_NL（k）也被观测到，则该模型是可以证伪的。
2011-11-16 astro-ph.CO hep-th
Spectral index and running of $g_{NL}$ from an isocurvature scalar field
原始非高斯性可能由高阶项支配，例如由$g_{NL}$而不是$f_{NL}$设置的项。本文从单等曲率标量场导出了$g_{NL}$的谱指数和游程。如果等曲率场的质量与暴胀期间的哈勃参数相比不太小，则非高斯参数的尺度依赖性是可检测的。此外，我们还将所得结果应用于具有近二次势的曲率模型。
2011-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectator field models in light of spectral index after Planck
我们重新审视观众场模型，包括曲率和调制再加热的情况下，特别关注他们的生存能力，在新的普朗克时代，在一般观众场模型的光谱指数的基础上推导出的表达式。重要的是，最近的普朗克观测强烈倾向于红色倾斜的功率谱，而旁观者场模型倾向于预测尺度不变的功率谱。这意味着，在暴胀过程中，要么（i）哈勃参数像混沌暴胀中那样显著变化，要么（ii）观众场的标量势具有相对较大的负曲率。结合严格的非高斯约束，普朗克数据为我们提供了丰富的含义，各种观众场模型。
2013-10-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion monodromy inflation with sinusoidal corrections
我们研究了非微扰正弦项下的轴子单值暴胀。势形式是自然暴胀势和轴子单值暴胀势的混合。正弦项在势中是次主导的，但对在膨胀期间产生的所得波动留下显著影响。在我们的模型中可以得到更大的张量标量比。我们研究了两种情景，单一通货膨胀情景和双重通货膨胀情景。在第一种情况下，具有足够数量的e折叠的轴子单值暴胀产生约为$0.1 - 0.15$的较大的张量标量比，但也产生微小的谱指数。在第二种情况下的双重通货膨胀，轴子单值通货膨胀是它的第一阶段，我们假设另一个通货膨胀如下。在这种情况下，我们的模型可以实现一个更大的张量标量比和一个大的负运行的谱指数同时。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-gaussianity in axion N-flation models Quadratic and $λϕ^4$ plus axion potentials
在本文中，我们调查大的非高斯性的轴子N-膨胀模型，同时考虑到动态大量的轴子开始远离山顶区域（从山上下来），因此只作为源的哈勃率。因此，单个场最接近山顶源，非高斯性。在这种情况下，大多数轴子可以用一个具有二次势的有效场来代替。所以我们的势包含两个场。完整的余弦负责最接近山顶的轴子和二次项，这是哈勃速率的来源[4]。我们得到功率谱，谱指数和非高斯参数，然后我们施加条件从WMAP功率谱和谱指数，看看有多大的非高斯参数，它是可能实现这样的条件。最后，我们将二次项换成λ ^4，看看这是否会使实现大的非高斯性变得更难或更容易。我们发现，如果轴子衰变常数f与普朗克质量有合理的关系，并且要求e折叠的数量必须限制在40- 60之间，那么通过强加来自WMAP的数据，可以实现大的非高斯性。当我们换成λ ^4时，我们发现实现非高斯性更难，因为我们被迫只研究与WMAP数据相一致的λ <$^4支配的光谱指数。虽然，在这种情况下，我们发现大的非高斯性仍然是可以实现的。最后，我们验证了使谱指数接近于1的条件，并找到了可接受的和可检测的非高斯值，其数量级通常为10和100，这取决于衰变常数f的值。在这种情况下，换到λ ^4并没有给我们任何重要的关系。在本文中，我们考虑的模型，可以产生大的非高斯性。我们只限于轴子N-膨胀模型。
2012-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Poly-instanton axion inflation
本文研究了在II型超弦理论中由多瞬子效应导出的轴子暴胀模型。多瞬子效应是由另一个瞬子修正的瞬子效应，它能产生具有双指数函数的模轴子势。虽然轴子有一个小值周期，但这个势可以有一个平坦的区域，因为它的导数被非微扰效应指数抑制。从宇宙暴胀的观点来看，这种势是有趣的。本文用数值方法研究了实现宇宙暴胀的可能性。我们还研究了它们的光谱指数和其他宇宙学观测值，数值。
2017-05-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Large Blue Spectral Index From a Conformal Limit of a Rotating Complex Scalar
本研究提出在含Peccei-Quinn对称性破缺径向伙伴四次势项的条件下，利用旋转复标量的共形极限获得数值为3的大蓝轴子等曲率谱指数的方法，并讨论了符合轴子暗物质与等曲率宇宙学的参数区域。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Axion monodromy inflation with multi-natural modulations
本文研究了用与轴子有关的动态生成项修正的轴子单值暴胀中的参数空间。该势具有多个正弦函数的线性势，其在产生调制中起作用。我们表明，这种潜在的导致一个大的张量标量比$r_T \sim 0.16$和一个大的负运行的光谱指数$α_s \sim - (0.02 -0.03)$。为了实现这些结果，一个小的层次之间的动力学尺度是必需的，而在正弦函数的衰减常数在这个模型中保持次普朗克。我们还讨论了通货膨胀后的再加热过程，在一个自下而上的方法。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New model of axion monodromy inflation and its cosmological implications
我们提出了一个新的实现的轴子单值膨胀，其中轴子单值产生的扭转周期在IIB型紧化。得到一类具有特定幂指数值的单项势。此外，暴胀子的质量变化的轮廓，由于各领域之间的耦合后紧化。因此，在某些临界尺度下，电势获得台阶状轮廓。我们研究这个模型的一个具体实现的宇宙学意义。在背景水平上，它实现了一个足够长的暴胀阶段，当暴胀子接近临界尺度时，它允许在短时间内违反慢滚条件。因此，哈勃视界受到扰动，并影响了原始宇宙学扰动的动力学。特别是，我们分析了B模式偏振的角功率谱，并发现在非常大的尺度上的提升。我们还发现，标量扰动的振幅被抑制附近的临界尺度。因此，我们的模型提供了对CMB功率谱中温度各向异性的低$\ell$抑制的解释。我们研究这些影响，并面对观察模型。
2016-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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 production and CMB spectral distortion in cosmological tangled magnetic field
在复合时期之前，由于纠缠磁场中的光子-轴子混合和磁场阻尼而产生的轴子产生可以产生宇宙微波背景（CMB）光谱失真。特别是，这两个过程的贡献CMB $μ$失真的情况下，共振光子轴子混合的研究。假设磁场功率谱近似为幂律$P_B(k)\propto k^n$，谱指数为$n$，结果表明，对于磁场截止尺度$172.5$ pc $\leq λ_B\leq 4\times 10^3$ pc，轴子对CMB $μ$畸变的贡献小于宇宙等离子体中磁场阻尼的贡献.利用COBE上限对$μ$和磁场尺度的$λ_B\simeq 415$ pc进行了研究，发现了DFSZ轴子模型和轴子质量$m_a\geq 2.6\times 10^{-6}$ eV的磁场强度（$B_0\leq 8.5\times 10^{-8}$ G）比其它研究的极限弱10倍，并对PIXIE/PRISM对$μ$的预期灵敏度进行了预测.
2015-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB Constraints on Pre-Inflationary Axion Dark Matter Isocurvature
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森天体物理中心）；Brown University（布朗大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用Planck、ACT和SPT的最新CMB数据，更新了对暴胀前轴子模型中具有不同谱指数的冷暗物质等曲率扰动的约束，发现联合数据集对谱指数的约束略有改善，但对固定谱指数的等曲率振幅约束未加强。
2026-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Non-gaussianity in axion Nflation models
本文研究了多场轴子Nflation模型中的微扰，并考虑了全余弦势。我们发现显着的差异与以前的分析作出了二次近似的潜力。张量-标量比和标量谱指数移动到较低的值，这仍然提供了一个可接受的适合观察。最重要的是，我们发现，双谱非高斯参数f_NL可能是大的，通常为10阶的中等值的轴子衰变常数，增加到100阶的衰变常数略小于普朗克尺度。这种非高斯分数是可检测的。我们认为，这个属性是通用的山顶通货膨胀的多场模型。
2010-10-05 astro-ph.CO hep-th
Subleading Effects and the Field Range in Axion Inflation
暴胀子的一个有吸引力的候选者是一个轴子，它在受微扰移位对称性保护的平坦势场中缓慢地滚下。在大场、自然暴胀和单项暴胀中实现这一思想，观测并不看好，也很难嵌入弦论。我们表明，subleading，但显着的非微扰修正可以将陡峭的悬崖和平缓的高原纳入潜在的，其总体效果是提高膨胀的e倍的数量。因此，与没有这种校正的电势相比，对于较小的场范围实现了足够的e折叠。因此，像弦论这样的紫外完备理论中的单场自然暴胀和单项式暴胀，都可以用独特的特征恢复到对当前观测有利的状态。张量模式的结果是不可观测的小，但有一个大的负运行的频谱指数。值得注意的是，自然暴胀可以用一个轴子衰变常数是次普朗克的单一场来实现。
2016-02-17 astro-ph.CO hep-th
Cold Dark Matter Isocurvature Perturbations: Constraints and Model Selection
我们利用CMB（WMAP和ACBAR）、大尺度结构（SDSS发光红星系）和超新星（SNLS）数据来限制CDM等曲率模对原始扰动谱的可能贡献。我们考虑三种不同的混合物绝热模式在一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学没有张量模式：固定的相关性与一个单一的光谱指数;一般的相关性与一个单一的光谱指数;和一般的相关性与独立的光谱指数为每个模式。对于固定的相关性，我们验证了WMAP分析完全不相关和反相关的模式，而对于一般的相关性与一个单一的指标，我们发现一个小收紧的约束的分数贡献的isocurvature模式观察到的功率超过早期的工作。对于一般相关的模式和独立的光谱指数，我们的结果是完全不同的，以前的工作，需要加倍的先验空间的isocurvature光谱指数，以充分探索该地区的高可能性。标准的马尔可夫链蒙特卡罗技术被证明是不适合这个特定的应用程序，而不是我们的结果与嵌套采样。我们还使用贝叶斯证据，计算简单的嵌套采样算法，比较模型，发现纯绝热模型优于我们所有的isocurvature模型。这种倾向是这样的，贝叶斯因子的对数，$\mathrm{ln} B < -2$的所有模型和$\mathrm{ln} B < -5$的情况下，完全反相关的模式与一个单一的光谱指数（曲率的情况下）和一般相关的模式与一个单一的光谱指数。
2009-05-23 astro-ph.CO
Running of the spectral index: Reconciling the CMB with the Lyman-$α$ Forest
King’s College London（伦敦国王学院）
结合CMB和Lyman-α森林数据，约束谱指数运行α_s和β_s，发现非零运行偏好，并展示局部特征暴胀势可解释尺度依赖。
2026-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the Potential Index $n$ of the Early Dark Energy Model Using Cosmic Birefringence from Planck and ACT
Department of Physics, Shanghai University（上海大学物理系）
通过分析Planck和ACT的EB交叉极化数据，系统比较了势指数n=2、3、∞的早期暗能量模型，发现n=3模型在拟合宇宙双折射和哈勃常数张力方面最优。
2026-05-23 astro-ph.CO
