Fuzzy Axions and Associated Relics
本研究在IIB型弦理论中系统分析模糊轴子暗物质的产生与遗迹，构建超35万卡拉比-丘紧化模型，发现典型衰变常数约10^16 GeV，需精细调节初始位移以避免过度产生，并给出相关宇宙学约束与双折射证据。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gauged Global Strings
本研究探讨了规范U(1)_Z×全局U(1)_PQ模型中的三种弦解及其宇宙学影响，发现带重核的全局弦因高张力辐射更多轴子，增强QCD轴子暗物质丰度，并打开质量窗口，使质量超过10^-5 eV的轴子可能构成全部暗物质。
2023-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark photon relic dark matter production through the dark axion portal
利用最近提出的暗轴子门，提出了一种在早期宇宙中借助轴子（$a$）产生暗光子（$γ'$）的新机制。暗光子是暗区的一种轻规范玻色子，如果它的寿命足够长，它可以成为一种遗迹暗物质。我们考虑的主要过程是由光子介导的Primakoff过程$f a \to f γ'$的变体，这是可能的轴子-光子-暗光子耦合。在早期宇宙中，由于强相互作用的存在，轴子被热化，通过暗轴子门耦合，轴子参与了非热暗光子的产生。它提供了一个双组分的暗物质扇区，轴子暗物质的残余密度亏损问题可以通过暗光子的补偿来解决。暗光子暗物质也可以通过$γ' \to γa$衰变来解决报告的3.5 keV $X$ -射线过剩。
2017-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Accidental SO(10) axion from gauged flavour
在对SU（3）$_{f}$味群进行度量时，在一类SO（10）统一理论中自动产生了一个偶然的U（1）Peccei-Quinn（PQ）对称性. PQ对称性由$\text{SO(10)} \times \text{SU(3)}_f$的$\mathbb{Z}_4 \times \mathbb{Z}_3$中心保护，直到规范维数为6的有效算子。然而，高尺度贡献的轴子潜在的PQ质量问题只出现在$d=9$。在暴胀前PQ破缺的情况下，轴子质量窗口被预测为$m_a \in [7 \times 10^{-8}, 10^{-3}]$ eV，其中下端由跷跷板尺度和上端由等曲率波动界定。对于$m_a \gtrsim 0.02$ eV，得到了不受PQ质量问题影响的高质量轴子.最后，我们提供了一个一般的角度在大统一理论的PQ质量问题。
2020-11-16 hep-ph hep-th
Axion Couplings in Gauged $U(1)'$ Extensions of the Standard Model
本文探讨了标准模型规范重子数对称性扩展下的轴子有效理论，基于DFSZ模型构建并分析了手征变换不变性及味破坏耦合，计算了轴子与Z'玻色子的唯象学并给出了对撞机限制。
2022-11-22 hep-ph
Axions and a Gauged Peccei-Quinn Symmetry
强CP问题的轴子解需要一个反常的整体U（1）对称性。我们证明了这种对称性的存在是额外维度的自然结果，在额外维度中，规范U（1）在两个膜之一上自发破缺，在另一个膜上留下一个偶然的全局对称性。根据标准模型物质的位置，所产生的轴子可以是DFSZ或强子类型。高吉诺介导的超对称破缺完全符合我们的框架。此外，我们提出了一个模型，其中的超验破坏和Peccei-Quinn破坏尺度自然是相同的大小。
2001-04-20 hep-ph
Gauged Axions and their QCD Interactions
我们简要概述了与异常阿贝尔（规范）对称性相关的轴子模型，讨论了它们的主要唯象特征。其中，真空失调的机制，在QCD和电弱相变，与周期性电位的外观，负责这些类型的轴子的质量的产生。
2010-10-14 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
Cosmological constraints on thermal relic axions and axion-like particles
宇宙学的精确数据可以用来对大爆炸中热产生的轴子和类轴子粒子（ALP）设置非常严格的约束。我们简要地回顾了已知的界限，并提出了两个新的限制，在早期宇宙中的轴子和ALP衰变，根据重子和中微子密度的伴随稀释，使用WMAP7和其他宇宙学数据。
2011-10-26 hep-ph
Axion quality from the (anti)symmetric of SU(N)
我们提出了两个模型，其中U（1）Peccei-Quinn全局对称性偶然出现，并被尊重到高维算子，因此即使在普朗克抑制算子的存在下，强CP问题的轴子解也是成功的。一个模型是SU $(N)$规范相互作用与费米子的基本和标量的对称。轴子产生于SO $(N)$的自发对称性破缺缺，其限制在较低的能量标度。模型中的Axion质量需要$N \gtrsim 10$。因此，束缚态和可能的单极子提供了轴子之外的额外暗物质候选者。在第二个模型中，标量是反对称的：SU $(N)$破缺为Sp $(N)$需要偶数$N \gtrsim 20$。如果PQ对称性在暴胀之前（玻尔兹曼抑制的超重残骸的产生）或之后（处于热平衡的超重残骸被暗胶球衰变部分稀释）被破坏，那么由轴子和/或超重残骸组成的宇宙学DM丰度就可以重现。
2021-01-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The phenomenology of Axion Relic Pockets
Birzeit University（比尔宰特大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文研究轴子遗迹口袋作为暗物质的现象学，推导轴子-光子转换率，利用冰立方数据给出首个地面实验限制，并探讨多种探测前景。
2026-09-22 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
Axions and high-energy cosmic rays: Can the relic axion density be measured?
在以前的工作中，我们研究了快速移动的带电粒子在空间常数，但缓慢的时间依赖性的赝标量背景，如冷遗迹轴子提供的传播。背景辐射导致宇宙射线在低能谱中辐射。虽然这种机制对初级宇宙射线造成的能量损失可以忽略不计，但我们研究了辐射光子的假设探测以及它们如何提供一种间接的方式来验证轴子的宇宙学相关性。假设宇宙线通量的形式为J（E）~ E^-g，我们发现辐射的能量对于质子原色遵循k^-（（g-1）/2）分布，与作为主要背景的银河系同步辐射相同，对于电子原色遵循k^-（g/2）分布，尽管衰减更剧烈，但电子原色在低能谱中提供了主要贡献。我们讨论了可能的方法来检测这个小弥漫的贡献。在强大的宇宙射线发射体附近进行局部探测也是可能的。
2011-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reduced Axion Abundance from an Extended Symmetry
在最近的工作中，我们表明，当Peccei-Quinn（PQ）场耦合到非常轻的标量/s时，QCD轴子的残余暗物质丰度可以改变，从而使早期宇宙中的有效轴子质量动力学。在这项工作中，我们进一步发展了这个框架，通过引入一个新的扩展对称群来保护新粒子的质量。我们发现，一个新的全球$SO(N)$对称性，与大的$N$，我们不仅可以解释新标量的亮度，但我们可以减少轴子遗迹丰度在技术上自然的方式。这开启了大PQ尺度的可能性，包括接近GUT尺度，并且仍然自然地产生正确的轴子遗迹丰度。此外，在这些模型中，在非常早期的宇宙中，有效的PQ尺度相对较小，因此这有助于减轻暴胀引起的等曲率问题。此外，扩展的对称性意味着非拓扑结构的形成，而不是来自宇宙弦的可能的过闭合，这提供了相对较小的丰度。
2023-02-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion-like Relics: New Constraints from Old Comagnetometer Data
近年来发展起来的贵碱余磁仪是一种非常精确的异常类磁场测量装置。一种超轻的遗迹类轴子粒子可以产生一种弥漫在太空中的异常场，从而可以被comagnetometers检测到。在这里，我们从旧的comagnetometer数据中得出新的约束遗迹轴子类粒子与中子和电子的相互作用。我们表明，十年前的实验数据的地方最严格的地球上的约束，迄今为止的超轻轴子类粒子耦合到中子。这些限制与恒星冷却的限制相当，提供了一个互补的探测器。未来计划通过改变几何形状、成分含量和数据分析技术来改进comagnetometer测量，这将使对与核子或电子耦合的轴子样残留物的灵敏度提高许多数量级。
2020-02-02 hep-ex hep-ph
Axion strings from string axions
本文讨论弦理论轴子通过翘曲额外维度的规范对称性免受量子引力破坏，其在Randall-Sundrum相变中形成轴子弦，张力低于场论轴子弦，需模拟验证质量-丰度关系。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
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
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
Spectrum of radiation from global strings and the relic axion density
University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究全球弦辐射谱及其对轴子密度的影响，发现需排除弦周围区域以区分轴子与自场，并根据不同衰变机制预测轴子质量与检测频率。
2026-07-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effects of New Heavy Fermions on Complex Scalar Dark Matter Phenomenology in Gauged Two Higgs Doublet Model
在规范双Higgs二重态模型（G2HDM）下研究了新的重费米子在复杂标量暗物质（DM）中的包含现象。我们发现，DM质量超过1 TeV，重夸克共湮灭到标准模型（SM）夸克和胶子占主导地位的热平均截面有关的遗迹丰富的复杂标量DM。我们证明了QCD索末菲修正以及QCD束缚态形成在确定DM遗迹中的影响是可以忽略的。我们表明，允许的参数空间是显着的约束，目前普朗克遗物密度数据以及XENON1T限制DM直接搜索适当。
2020-12-24 hep-ph
Accidental Peccei-Quinn Symmetry From Gauged U(1) and a High Quality Axion
本文构建模型解决量子引力效应引发的轴子质量问题，通过补充规范无反常轴矢U(1)_a对称性得到意外PQ对称性，提出两类模型产生高质量轴子，混合模型耦合独特且无畴壁宇宙学问题。
2025-02-18 hep-ph
Axion-Neutrino Interplay in a Gauged Two-Higgs-Doublet Model
我们提出了一个具有反常Peccei-Quinn对称性$U(1)_{PQ}$的规范双Higgs模型（2 HDM）.危险的树能级变味中性电流，在2 HDMs中很常见，被额外规范对称性$U(1)_X$所禁止。在我们的结构中，中微子质量、暗物质和强CP问题的解决是相互关联的。中微子质量是通过狄拉克跷跷板机制产生的，并被$U(1)_X$和$U(1)_{PQ}$破缺尺度的比率所抑制。自然小的中微子质量表明，$U(1)_X$的破裂发生在相对较低的尺度上，这可能导致在不久的将来的实验中可观察到的信号。有趣的是，自发对称性破缺并不会导致$U(1)_X$规范玻色子$Z^\prime$和标准$Z$之间的混合。对于预期的大值的$U(1)_{PQ}$规模，相关的轴子变得“看不见”，与DFSZ一样的耦合，并可能解释所观察到的丰富的冷暗物质。此外，一个可行的参数空间区域，这属于即将到来的轴子搜索的预期灵敏度，确定。我们还观察到，味道破坏过程的K介子衰变到π介子加轴子，$K^+ \to π^+ a$，进一步抑制的$U(1)_X$标度，提供了一个相当弱的轴子衰变常数$f_a$的下限。
2021-09-28 hep-ph
Axions, Instantons, and the Lattice
如果QCD轴子是暗物质的一个重要组成部分，并且如果宇宙曾经比几百MeV更热，那么轴子残余丰度取决于函数$χ(T)$，即温度依赖的拓扑磁化率。这个量的不确定性会导致轴子质量作为遗迹密度的函数的不确定性，反之亦然。在高温下，理论不确定性通过稀瞬子气体计算进入，而在中等和强耦合区，只有格点量子色动力学可以精确地确定$χ(T)$。我们重新评估的瞬子贡献的不确定性，认为它相当于小于$20\%$的有效行动，或在$χ$在$T=1.5$ GeV的20倍。然后，我们结合了瞬子的不确定性与一系列的模型$χ(T)$在中间温度和确定的轴子遗迹密度的影响。我们发现，对于一个给定的遗物密度和初始失准角，合并的不确定性的零温度轴子质量的2-3倍。
2018-02-11 astro-ph.CO hep-ex hep-lat
A Telescope Search for Decaying Relic Axions
利用甚大望远镜上的VIMOS（可见多目标摄谱仪）积分场装置的光谱，在星系团Abell 2667和2390中对遗迹轴子的双光子衰变产生的光学线辐射进行了研究。新的上限的轴子的双光子耦合的推导，并至少是一个因素的3个更严格的比以前的上限在这个质量窗口。这种改进来自于更大的收集面积、积分时间和空间分辨率，以及这些星团的强透镜质量模型使信噪比和天空相减得以改善。新的限制要么要求轴子的双光子耦合非常弱，要么要求4.5 eV和7.7 eV之间的轴子质量窗口关闭。对无菌中微子暗物质的意义也作了简要的讨论。
2007-06-29 astro-ph hep-ph
Axions from Strings: the Attractive Solution
我们研究的轴子弦系统，在早期宇宙中形成的，如果Peccei-Quinn对称性恢复膨胀后。利用数值模拟，我们建立了一个渐近解的存在性，该系统被吸引独立的初始条件。我们详细研究了这个解决方案的属性，包括每个哈勃补丁的平均弦数，循环和长弦的分布，不同类型的辐射发射的方式，以及产生的轴子光谱的形状。我们发现明确的证据对数违反的吸引子解决方案的标度特性。我们还发现，虽然大多数的轴子发射的动量的顺序哈勃，大多数的轴子能量密度包含在轴子的能量的顺序弦芯规模，至少在参数范围内的模拟。虽然这样的频谱会导致一个可以忽略不计的数密度的遗物轴子从弦外推到物理参数区域时，我们表明，存在的小对数修正的频谱形状可以完全改变这样的结论。因此，对轴子谱演化的详细了解对于从弦中可靠地估计残余轴子丰度是至关重要的。
2018-06-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion dark matter with explicit Peccei-Quinn symmetry breaking in the axiverse
本文研究了早期宇宙中显式PQ对称性破缺下QCD轴子与ALP的质量混合及能级交叉现象，发现该机制可抑制QCD轴子遗迹密度并增强ALP遗迹密度，可能引发轴子畴壁、纳赫兹引力波和原初黑洞等宇宙学效应。
2024-08-28 astro-ph.CO hep-ph
On Axion Reheating in the String Landscape
我们证明了不对称再加热出现在具有许多轴子和规范暗扇区的弦紧化的大系综中。这种现象可能有助于避免许多宇宙学问题，如果这些部门被民主地重新加热，可能会出现。给出了两类轴子再热器的耦合分布，这两类轴子对大多数规范扇区的耦合都很小。在一类中，再热耦合的比率以及优选的规范组经常由弦几何中的局部区域确定。
2019-03-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Kaluza-Klein Towers in the Early Universe: Phase Transitions, Relic Abundances, and Applications to Axion Cosmology
我们研究了在质量产生相变存在下的卡鲁扎-克莱因（KK）塔标量场的早期宇宙学，重点是总塔能量密度（或遗迹丰度）的时间发展以及它在不同KK模式中的分布。我们发现，这两个功能是非常敏感的相变的细节，并可以表现在各种方式的后期宇宙学意义。特别是，我们发现，相变和它产生的混合的时间属性之间的相互作用是负责增强和supplantation在后期的丰度，有时由许多数量级。我们绘制出完整的模型参数空间，并确定传统的分析近似是有效的，他们失败。在后一种情况下，我们还提供了新的分析近似，成功地模拟我们的结果。最后，我们将这种机制的例子中的一个类轴子字段的散装，映射这些现象在一个扩大的轴子参数空间，超出了那些可访问的标准治疗。一个重要的副产品，我们的分析是一个替代的“UV为基础的”有效截断KK理论的发展有一些有趣的理论特性，区分它从更传统的“IR为基础的”截断通常用于额外的维文献。
2017-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Shining Light on Cosmogenic Axions with Neutrino Experiments
虽然迄今为止对宇宙轴子的大多数搜索都集中在它们作为暗物质（组成部分）的冷遗迹上，但各种动机良好的宇宙学来源可以产生“增强”的轴子，这些轴子今天仍然保持相对论性。我们证明，现有的/即将到来的中微子实验，如超级神冈，超级神冈，DUNE，JUNO和IceCube可以探测这种充满活力的轴子遗迹。特征信号是由轴子-光子耦合引起的轴子吸收产生的单能单光子信号。这项建议提供了覆盖的参数范围是补充现有的轴子搜索，并提供了新的机会，发现中微子设施。
2022-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A quality-coupling relation in chiral $U(1)_{B-L}$ axion model
City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究构建手征$U(1)_{B-L}$轴子模型，利用复标量真空期望值破缺对称性，推导轴子与规范玻色子、SM费米子的耦合关系，扩展QCD轴子参数空间以提升可检验性。
2026-08-04 hep-ph hep-th
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Multi-component dark matter from a hidden gauged SU(3)
我们研究了暗物质（DM）的现象学与多DM的标量和矢量DM粒子组成的物种。更具体地说，我们研究了Arcadi { \it et al}的隐规范SU（3）模型。在进行隐规范SU（3）模型之前，我们研究了简化的多物种DM场景的遗迹丰度，以获得一些见解时，包括多个物种和相互作用。在隐规范SU（3）模型中，由于参数空间很大，我们将自己限制在三个代表性基准点，每个基准点都有多个DM物种。遗迹密度的基准点，发现使用开发的程序来解决耦合玻尔兹曼方程的任意数量的相互作用的DM物种与两个粒子在最终状态。对于每种情况，我们改变DM粒子的质量，然后找到暗SU（3）规范耦合的值，给出正确的遗迹密度。我们发现，在参数空间的某些区域，DM在直接探测实验中很难观察到，而在间接探测实验中更容易观察到，反之亦然，因此互补测量可以帮助精确定位隐藏规范SU（3）模型的细节。重要的是，即使对于输入参数值的适度变化，每个物种的相对遗迹密度也可以显著变化，从而导致通过直接或间接检测的多物种DM的可观测性的大变化。
2019-03-05 hep-ph
Unitarity Bounds for Gauged Axionic Interactions and the Green-Schwarz Mechanism
我们分析的有效行动的异常模型中，一个四维版本的格林-施瓦茨机制被调用的异常的取消，我们比较它与那些模型中的规范不变性恢复的Wess-Zumino项的存在。一些问题有关的机制，这需要Dolgov-Zakharov极点的一个明显的违反统一性，仔细检查，使用一类的振幅研究在过去的Bouchiat-Iliopoulos-Meyer（BIM），并阐述了以前的研究。在Wess-Zumino的情况下，我们通过研究相应的BIM振幅，使用一个现实的相交膜模型（马德里模型）来明确确定幺正性界限。这被证明是显着依赖于施图克尔伯格质量和额外的异常规范玻色子的耦合，并允许一个识别标准模型的区域（这是异常免费）从某些振幅的增长是由异常，分离的拐点，可以在大型强子对撞机研究的区域。对于质量约为1 TeV的$Z'$，束缚甚至可以约为5-10 TeV，并且随着异常耦合而敏感地变化。WZ的情况下的结果是相当普遍的，并适用于所有的模型，其中一个类轴子的相互作用被引入作为一个推广的Peccei-Quinn机制，与一个规范的轴子。
2008-05-09 hep-ph
New Supersymmetric Vacua for N=4, D=4 Gauged Supergravity
本文在N=4规范$SU(2)\times SU(2)$超引力理论的四维时空真空中得到了超对称类膜组态。几乎所有这些真空解都保持了理论中一半或四分之一的超对称性。我们还研究了非平凡的轴子场和规范场背景下的解。在纯引力和轴荷的情况下，时空的几何是N=1超对称的$AdS_3\times R^1$。一个有趣的观察是，这个理论的畴壁不能给出四维2-膜的解释。但它仍然作为一个稳定的真空存在。这一特征与10维大质量IIA型超引力中的畴壁结构截然不同。
1998-05-26 hep-ph hep-th
New insights into axion freeze-in
本文重新计算了轴子通过光子耦合的冻结产生过程，完整求解玻尔兹曼方程并给出拟合公式，发现轴子平均动能比热遗迹高20%-80%，并证明双轴子交叉耦合的冻结产生贡献可忽略。
2024-11-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Axion Helical Misalignment Mechanism
Beijing Normal University（北京师范大学）；Center of Advanced Quantum Studies, School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院先进量子研究中心）
本文研究了早期宇宙中轴子产生机制，提出轴子螺旋不对称机制，通过考虑轴子与超荷规范场的Chern-Simons项耦合，重新评估轴子残余丰度。
2026-04-02 astro-ph.CO hep-ph
Mixed axion/neutralino cold dark matter in supersymmetric models
我们考虑超对称（SUSY）模型，其中强CP问题是解决了Peccei-Quinn（PQ）机制与concommitant轴子/axino超多重态。我们研究的R-宇称守恒模型中的中性伴子是最轻的超对称粒子，使中性伴子和轴子的混合物作为冷暗物质。混合轴子/中性伴子CDM方案可以匹配测量的暗物质丰度的超对称模型，通常给出太低的值，通常的热中性伴子丰度，如模型与类维诺或类希格西诺暗物质。通常的热中性伴子丰度可以通过热产生的轴伴子衰变为中性伴子而大大增强，然后在比冻结温度低得多的温度下中性伴子再湮灭。在这种情况下，遗迹密度通常是中性伴子占主导地位的，并且为\sim（f_a/N）/ m_{axino} ^{3/2}。如果轴子衰变发生在中性伴子冻结之前，那么中性伴子的丰度就可以通过遗留轴子来增加，从而与测量的丰度相匹配。后期轴子衰变产生的熵可以减少轴子的丰度，但最终不会减少中性伴子的丰度。在混合轴子/中性伴子CDM模型中，有可能同时探测到作为暗物质遗迹的弱相互作用粒子和轴子。我们还讨论了可能的修改，我们的结果由于生产和衰变的saxion。在附录中，我们提出了哈勃膨胀率和轴子和中性伴子遗迹密度的辐射，物质和衰变粒子占主导地位的宇宙的表达式。
2011-03-28 astro-ph.HE hep-ph
Relic Abundance of Dark Photon Dark Matter
我们提出了一种新的机制，用于产生正确的遗迹丰富的暗光子暗物质在其广泛的质量范围内，延伸到$10^{-20}\,\mathrm{eV}$。暗物质丰度最初储存在一个轴子中，这个轴子与它的最小值不一致。当轴子开始振荡时，它通过快子不稳定性有效地将其能量转化为暗光子。如果暗光子的质量与轴子的质量$m_{γ'}/m_a = {\cal O}(10^{-3} - 1)$相差几个数量级，那么暗光子就构成了当今暗物质的主要形式。我们提出了一个数值晶格模拟的基准模型，明确实现我们的机制。这一机制坚定了许多寻找暗光子暗物质的实验的动机。
2018-10-16 hep-ph
Natural Phantom Crossing from Axion-WIMP Interactions
Laboratoire d’Annecy de Physique Théorique, CNRS–USMB（理论物理安纳西实验室，法国国家科学研究中心-萨瓦大学）；School of Physics, KIAS（韩国高等科学研究院物理学院）；Quantum Universe Center, KIAS（韩国高等科学研究院量子宇宙中心）；Department of Physics, LEPP, Cornell University（康奈尔大学应用和工程物理系）
该研究构建了由N种费米子及ℤ_N对称性关联的热DM与轴子DE相互作用模型，避免轴子势不稳定，实现无鬼场的晚期幻影穿越，给出类DESI解并探讨其对DM搜寻的意义。
2026-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter from axion and small neutrino mass
本文提出KSVZ-like标准模型扩展，通过轴子入口的UV-freeze-in机制产生Dirac费米子暗物质，指出FIMP单独即可作为未被排除的暗物质，揭示了暗物质、轴子与中微子的内在联系并解决强CP问题。
2025-07-15 hep-ph
The Cosmic Axion Background
目前对宇宙轴子遗迹的搜寻主要依赖于非相对论性的轴子和构成暗物质。然而，在早期宇宙中可以大量产生轻轴子，并在今天保持相对论性，从而构成宇宙$\textit{axion}$背景（C $a$ B）。作为轴子源的典型例子，我们考虑热生产，暗物质衰变，参数共振和拓扑缺陷衰变。每一个都有一个特征频谱，可以在轴子直接探测实验中搜索。我们专注于轴子光子耦合和研究的灵敏度的当前和未来版本的ADMX，HAYSTAC，DMRadio，和ABRACADABRA的C $a$ B，发现在寻找暗物质收集的数据可以被重新利用，以检测轴子能量密度远低于所设定的限制由宇宙的能量预算的测量。通过这种方式，直接探测相对论遗迹提供了一个强大的新机会来了解早期宇宙，并有可能发现轴子。
2022-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
SIMPs through the axion portal
暗物质可能是由强相互作用大质量粒子（SIMPs）组成的热遗迹，其中$3 \rightarrow 2$相互作用决定了遗迹的丰度。这种相互作用一般出现在手征对称性破缺理论中，通过Wess-Zumino-Witten项。在这项工作中，我们表明，轴子样粒子可以成功地保持暗物质和可见光扇区之间的动力学平衡，允许必要的熵转移，这是至关重要的SIMPs是一个冷的暗物质候选人。束流收集器和对撞机实验、宇宙微波背景和超新星都对这一假设产生了限制。我们发现一个可行的参数空间时，轴子粒子是接近质量的SIMP暗物质，具有强规模的质量为几百兆电子伏。在不久的将来，许多计划中的实验将被设置为探测参数空间。
2019-01-06 astro-ph.CO hep-ph
Axions and Primordial Magnetogenesis: the Role of Initial Axion Inhomogeneities
本文利用格点模拟研究轴子–规范场耦合及初始非均匀性对类轴子遗迹密度和原初磁生成的影响，发现非均匀场可在约0.1 kpc尺度产生宇宙学相关的弱磁种子。
2024-01-22 hep-ph
Universal lower bound on the axion decay constant from free streaming effects
本文证明轴子遗迹丰度增强会产生非零动量模式，从而通过自由流效应和等曲率扰动对轴子衰变常数给出不依赖具体模型的普适下界，并利用莱曼-$α$ 森林观测分别对两类增强机制给出约束。
2025-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Radiative lepton seesaw model in a non-invertible fusion rule and gauged $B-L$ symmetry
提出结合非可逆融合规则与规范 $B-L$ 对称性的辐射跷跷板模型，解释轻子质量、暗物质及实验约束。
2025-06-20 hep-ph
A Composite Axion from a Supersymmetric Product Group
在含有$A+4Q +N\overline{Q}$物质的s-限制$SU(N)^k$乘积群理论中，一个全局的$U(1)_\text{PQ}$对称性被保护不受引力效应的影响.如果测量$SU(4)$族对称性并加入适当的树能级超势，那么动态产生的超势自发地破坏$SU(4)\times U(1)_\text{PQ} \rightarrow SU(3)_c$并产生QCD轴子。只要产品组足够大，那么不需要任何微调，就可以使$CP$违规$θ$参数的值变小。通过引入第二个副本的s-限制$SU(N)$产品组也耦合到规范的$SU(4)$，我们发现，值小到$N=7$是一致的$\barθ<10^{-10}$，即使在悲观的假设下，主要贡献的轴子质量是在树的水平。
2017-07-13 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
The Peccei-Quinn Symmetry from a Gauged Discrete R Symmetry
强CP问题的轴子解需要解释为什么拉格朗日量在全局Peccei-Quinn对称性U（1）_PQ下保持不变性，达到如此高的精度。本文指出，如果在标准模型规范群中补充一个规范的离散R对称Z_N^R，并禁止所有破坏Peccei-Quinn对称的危险算符，那么U（1）_PQ确实可以作为低能有效理论中的一个偶然对称而存在.与类似的方法相比，Z_N^R对称性必须是无异常的，这一要求迫使我们在一般情况下用新的物质多重态来扩展超对称标准模型。令人惊讶的是，我们发现了一个大的景观可行的方案，都单独满足目前的实验限制QCD真空角以及轴子衰变常数。特别地，适当地选择附加多重态的数量，Z_N^R对称的阶数N可以取大于2的任何整数值。这对mu问题的可能解决方案，对撞机寻找矢量夸克和轴子暗物质有着有趣的影响。
2013-08-06 hep-ph
Neutralino versus axion/axino cold dark matter in the 19 parameter SUGRA model
在一般的19参数超引力模型（SUGRA-19）中计算了热产生中性伴子冷暗物质的残余丰度。对大统一理论尺度参数的扫描表明，具有类双星中性伴子的模型通常会产生暗物质密度Ω_{\tz_1} h ^2 \sim 1 - 1000，即比测量值高1到4个数量级。使用希格西诺或维诺冷暗物质的模型可以得到正确的遗迹密度，但主要是700 - 1300 GeV的中性伴子质量。混合bino-wino或bino-higgsino CDM的模型，或占主导地位的共湮灭或A-共振湮灭的模型可以产生正确的丰度，但这种情况下是非常难以产生使用一般扫描在大统一理论尺度参数;这是高微调的遗迹丰度在这些情况下的指示。要求m_{\tz_1} \alt 500 GeV（作为一个粗略的自然要求）在测量的CDM丰度处引起参数空间中的最小可能下降。为了比较，我们还扫描了mSUGRA空间与四个自由参数。最后，我们研究了混合轴子/轴子冷暗物质的Peccei-Quinn增广MSSM。在这种情况下，遗迹丰度更自然地与测量值一致。根据我们的累积结果，我们得出结论，未来的轴子搜索应该探测更广泛的轴子质量，更深入的轴子耦合。
2010-09-15 astro-ph.HE hep-ph
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
Peccei-Quinn Inflation at the Pole and Axion Kinetic Misalignment
本文提出在 PQ 场动能项极点附近实现慢滚暴胀，利用 PQ 破坏势赋予轴子初始速度，通过动力学错位机制在较小衰变常数下解释 QCD 轴子遗迹密度，并预言可在未来 CMB 实验中检验的暗辐射信号。
2024-05-01 hep-ph hep-th
Gravitational Wave Imprints of a High-Quality Axion and the Origin of Flavor Hierarchies
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；Harish-Chandra Research Institute（哈里什-钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
通过规范味对称性保护的高质量轴子模型，预言了由宇宙弦网络产生的引力波谱特征，可作为暗物质和味物理的互补探针。
2026-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Searching for an Axion-like Particle at the Large Hadron Collider
类轴子粒子是反常规范理论谱的重要组成部分，涉及规范反常的修正抵消机制。其中有交叉膜模型，其特征是存在一个物理轴子。我们综述了最近的研究，他们的超对称结构和一些LHC研究的生产率的规范轴子。
2009-05-27 hep-ph
