Connecting the Dots: Prospects for Detecting Multi-Source Inflation through Scale-Dependent and Stochastic Bias of Little Red Dots
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文评估了利用小红点（LRDs）的空间成团性作为高红移探针，通过Fisher预测分析，发现其能在参数空间大范围内高显著性检测多源暴胀，且约束力优于现有实验。
2026-09-30 astro-ph.CO
Imprints of the QCD Phase Transition on the Spectrum of Gravitational Waves
我们已经研究了QCD相变的影响上的遗物GW谱应用几个状态方程的强相互作用的物质：除了袋模型，它描述了一阶过渡，我们使用最近的数据从晶格计算具有交叉。最后，我们包括一个短期的通货膨胀期间的过渡，允许在有限的重子密度的一阶相变。结果表明，量子色动力学跃迁在引力波的谱中留下了一个台阶。在前两种情况下，熵守恒导致了由过渡前后的相对论自由度决定的步长。第三种情况下的暴胀对高频模的衰减要强得多：与观测结果一致的暴胀模型需要将光谱能量密度抑制约10^（-12）倍。
2011-03-25 astro-ph.CO
Holography of Little Inflation
在宇宙早期历史的几个关键微秒里，宇宙由一个夸克-胶子等离子体组成。当它在这个时期冷却时，它在夸克物质相图中描绘出一条轨迹。这种轨迹的形式并不确定，但非常重要：例如，它决定了宇宙等离子体在过渡到强子时代期间是否经历了一阶相变，正如最近“小暴胀”模型的倡导者所建议的那样。就在这个转变之前，等离子体是强耦合的，因此可以通过全息技术进行研究。我们表明，全息施加了一个强有力的约束（重子化学势相对于温度的约束形式）的域，宇宙等离子体可以通过它冷却，小膨胀的重要后果。事实上，我们发现全息术应用于小暴胀意味着宇宙等离子体必须非常接近夸克物质临界点，因此可能受到相关波动现象的影响。
2015-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
QCD Axion Hybrid Inflation
本研究提出QCD轴子通过与重轴子混合充当暴胀子的混合暴胀场景，发现QCD轴子初始失配角由暴胀动力学决定且接近π，实现了π位移暴胀，表明QCD轴子暗物质与暴胀密切相关，重轴子或可由未来加速器实验探测。
2023-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
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
Inflationary QCD phase diagram
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo（东京大学人文社会系研究科）
研究膨胀期QCD相图，通过轴向化学势探索一阶chiral相变的临界条件。
2025-12-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lukewarm inflation and the QCD axion
Univ Coimbra, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra（科英布拉大学科学与技术学院）；CFisUC（科英布拉大学物理研究中心）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所）
本文提出一种略高于QCD标度的暖暴胀阶段，可稀释QCD轴子丰度，避免微调初始错位角，并通过右手中微子实现，产生可观测的引力波信号。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Gravity Waves and Primordial Black Holes in Scalar Warm Little Inflation
在暖暴胀中，暴胀子场与其他光自由度相互作用的耗散自然导致暴胀最后10-20次暴胀中原初光谱的增强。我们研究这种效应的一个变种的温暖的小Inflaton模型，其中的暴胀耦合到轻标量，与四次混沌的潜力。这些在重返大气层时的巨大波动将形成光，蒸发原始黑洞，质量轻于$10^6$ g。但与此同时，它们将充当二阶张量的来源。这种增强在接近膨胀结束时达到最大，这导致引力波（GW）的谱密度在今天的频率$f \sim O(10^3-10^5)$ Hz处达到峰值，并且具有振幅$Ω_{GW} \sim 10^{-10}-10^{-8}$。虽然这个频率范围超出了目前和计划中的GW探测器的范围，但它可能会在未来的高频引力波探测器中达到，这些探测器旨在搜索MHz频率以上的宇宙学随机GW背景。
2021-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The meso-inflationary QCD axion
本文提出介于暴胀前与暴胀后之间的轴子宇宙学情景，研究Peccei-Quinn对称性在暴胀开始后破缺的效应，发现其可避开强等曲率约束并形成轴子迷你团簇，同时给出实现条件。
2023-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting the stochastic QCD axion window: departure from equilibrium during inflation
本文重新审视QCD轴子作为暗物质的随机窗口，发现轴子在暴胀期间偏离平衡分布，从而修正了可行的参数范围。
2024-05-24 astro-ph.CO hep-ph
High scale inflation, model-independent string axion, and QCD axion with domain wall number one
最近的BICEP 2结果表明，宇宙曾经经历过大统一尺度能量密度的真空。隐含的高尺度暴胀使公理系统的拓扑缺陷、弦和畴壁的稀释思想无效。特别地，如果存在畴壁数大于1的畴壁问题，则畴壁是灾难性的。我们认为，弦紧化中的模型无关轴子具有反常U（1）规范对称性，用对称性原理自然地解决了畴壁问题。
2014-09-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Warm inflation with a heavy QCD axion
提出首个将 inflaton 直接耦合至 Standard Model 粒子的 warm inflation 模型，重 QCD axion 作为 warm inflaton，通过 Higgs 高能第二极小值恢复 sphaleron heating，并指出未来对撞机实验的发现潜力。
2024-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Opening up a window on the postinflationary QCD axion
本研究提出PQ标量场与暴胀子的非可重整相互作用可让PQ对称性在暴胀期间保持不破缺，为$f_a>H_I$的暴胀后QCD轴子暗物质打开新参数空间，还可通过早期物质主导进一步扩大参数范围。
2023-06-12 astro-ph.CO 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
Cosmological perturbations in \bar{QCD}- inflation. Estimates confronting the observations, including BICEP2
我们讨论了早期宇宙学的一个新的方案，当暴胀德西特阶段动态涌现。这种真正的量子效应是膨胀宇宙中尺度为${Λ_{\overline{\mathrm{QCD}}}} \sim 10^{17} $ GeV的强耦合类QCD规范理论中拓扑非平凡扇区动力学的结果。在这个${\overline{\mathrm{QCD}}}$ -暴胀框架中，暴胀子是一个辅助的非传播场，类似于已知在拓扑有序的凝聚态系统中出现的有效场。${\overline{\mathrm{QCD}}}$ -暴胀框架中的e折叠数由暴胀时刻的规范耦合常数决定，估计为$N_{\rm inf}\sim α^{-2}(H_0)\sim 10^2$。我们分析了在这个框架中的状态方程在膨胀结束时的规范动力学和面对我们的估计与观察。我们预测的张量倾斜，$n_t \simeq -0.02$，运行的张量倾斜$α_t= {\partial n_t}/{\partial \ln k}\sim α^4(H_0)\sim 10^{-4}$和运行的光谱指数$α_s= {\partial n_s}/{\partial \ln k}\sim α^4(H_0)\sim 10^{-4}$在相同的规范耦合常数$α(H_0)$，这是固定在我们的框架由最近的BICEP 2测量的张量分数$r\simeq 0.2$。
2014-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Warm Little Inflaton becomes Dark Energy
我们提出了一个模型，暴胀子场的行为就像在后期的精髓，产生目前阶段的加速膨胀。这是实现的框架内的温暖的通货膨胀，特别是温暖的小Inflaton的情况下，基本的对称性保证了一个成功的通货膨胀期间，在温暖的制度持续的耗散效应，而没有显着的反作用的标量势。这就产生了一个平滑的过渡到辐射主导的时期，在这一点上，耗散效应自然关闭，因为温度下降到直接耦合到暴胀子的费米子质量以下。暴胀后的动力学类似于一个解冻的精髓情景，在暴胀结束时没有激活阶段。这种情况下的观测签名包括修改后的张量-标量比和张量谱指数之间的一致性关系的典型的暖膨胀模型，变化的暗能量状态方程在低红移融化的精髓的情况下的特点，和相关的暗能量等曲率扰动。
2019-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Phenomenology of Inflaton-Driven Early QCD Confinement and Solution to Axion Isocurvature Problem
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Harvard University（哈佛大学）；University of Utah（犹他大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Nordic Institute for Theoretical Physics (NORDITA)（北欧理论物理研究所）
通过暴胀子与标准模型胶子的直接耦合，在暴胀期间动态提高QCD禁闭标度，使轴子足够重以抑制CMB时期的等曲率扰动，并利用暴胀后期或再加热后的涨落产生暗物质，同时QCD修正可改变标量谱指数。
2026-06-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmologically safe QCD axion as a present from extra dimension
我们提出了一个QCD轴子模型，通过引入额外的维度解释了PQ对称性的起源和轴子等曲率扰动的抑制。每一个额外的夸克-反夸克对分别存在于膜上，以抑制PQ破缺算符。由于暴胀子和大量标量场之间的相互作用，膨胀后额外维度的大小发生变化，这意味着PQ对称性可以在膨胀期间被彻底打破，以抑制不希望的轴子等曲率波动。
2015-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Can axion clumps be formed in a pre-inflationary scenario?
QCD轴子和类轴子粒子（ALP）是暗物质的有力候选者。对于QCD轴子，当Peccei-Quinn（PQ）对称性在暴胀后自发破缺时，大的初始涨落会导致轴子团簇的形成。另一方面，当对称性在暴胀过程中已经被破坏时，人们认为，由于初始轴子波动的振幅很小，轴子团的形成不会发生。我们重新审视这种普遍的理解，考虑QCD轴子和ALP。我们发现，对于QCD轴子，即使我们考虑一个非常微调的初始条件，也不会发生团块的形成。同时，它证明了一个ALP，它允许一个更一般的潜在形式，块的形成可以通过快子不稳定性或/和共振不稳定性，考虑多个余弦势。
2020-04-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
QCD Axion on Hilltop by a Phase Shift of $π$
我们证明，如果QCD轴子与另一个重轴子混合，导致暴胀后的相位移动$\approx π$，则QCD轴子（或类轴子粒子）的初始失准角可以设置得非常接近$π$.在最简单的情况下，重轴子扮演暴胀子的角色，我们称这种暴胀为“$π$暴胀”。“基本思想由Daido和本作者于2017年在参考文献[1702.03284]中首次提出，最近在参考文献[1903.00462]中进行了讨论。我们证明了衰变常数为$f_a \gtrsim 3 \times 10^9\,$ GeV的QCD轴子可以用$π$膨胀机制解释暗物质.参数区域的大部分与ORGAN、MADMAX、TOORAD和IAO的预计灵敏度重叠。我们还研究了有效中微子种类和等曲率扰动的影响。$π$暴胀可以为轴子景观中的山顶暴胀提供初始条件，在一定的条件下，山顶暴胀可能发生连锁.
2019-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Warm Little Inflaton
我们表明，暴胀可以自然地发生在一个有限的温度T>H是持续的耗散效应，当暴胀场对应于一个伪南武-戈德斯通玻色子的破缺规范对称性。类似于“小希格斯”的情况下，电弱对称性破缺，平坦的暴胀子潜在的保护免受二次发散和领先的热修正。然而，我们表明，非局部耗散效应是自然存在的，并且能够维持光粒子的近热浴，尽管宇宙的加速膨胀。作为一个例子，我们讨论的动力学的混沌暖膨胀与四次潜力，并表明，相关的观测预测是非常好的协议与最新的普朗克结果。这个模型构成了第一个只需要少量场就能实现的暖暴胀;特别是暴胀子直接耦合到两个光场。
2016-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflaton as an auxiliary topological field in a QCD-like system
我们提出了一个新的方案，早期宇宙学，暴胀德西特阶段动态发生。这种效应是膨胀宇宙中拓扑非平凡扇区动力学的结果。从技术上讲，这种效应可以用辅助场来描述，辅助场有效地描述了规范理论中拓扑扇区的动力学。在这个框架中，Inflaton是一个辅助的拓扑非传播场，没有正则动力学项，类似于凝聚态系统中已知的拓扑有序相。我们用所谓的弱耦合“变形QCD”玩具模型解释了这个框架中的许多深层次问题。虽然这个理论是弱耦合规范理论，但它保留了强相互作用规范理论的所有关键元素，包括禁闭，非平凡的$θ$依赖，拓扑扇区的简并等。我们讨论了这些想法的一个具体实现，使用一个放大版本的QCD，创造为\qcd，刻度为M_{PL} \gg \Lbar \gg \sqrt [3]{ M_{EW} ^2 M_{PL} } \sim 10^8 { \mathrm{GeV} }。如果没有其他领域目前在系统德西特阶段将是最终目的地的演变的宇宙。如果系统中存在其他相互作用，则暴胀的德西特阶段持续有限的时间。膨胀从热平衡状态开始，在温度T_{i} \sim \Lbar \sqrt{\frac{\Lbar}{M_{PL}}}下的\qcd -约束相变之后很久.暴胀的结束是由标准模型中规范玻色子的耦合触发的。相应的相互作用由三角形异常明确地确定。\qcd -暴胀框架中的e折叠数由暴胀时刻的规范耦合常数决定，估计为N_{\rm inf} \sim…
2014-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonant excitation of the axion field during the QCD phase transition
我们发现，在QCD相变过程中，宇宙膨胀在原始等离子体中产生的绝热涨落通过将轴子从低动量模抽到动量高达$\sqrt{3} m$阶的模而共振激发轴子场，其中$m$是轴子质量.我们导出了受激轴子的动量分布。如果轴子质量大于几个$μ$ eV，那么被激发的冷轴子的分数是一阶的。无论暴胀发生在Peccei-Quinn相变之前还是之后，这种效应都会发生。
2022-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting QCD-induced little inflation with chiral density wave state and its implications on pulsar timing array gravitational-wave signals
Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究所宇宙理论物理中心）；Department of Physics, Sejong University（世宗大学物理系）；Department of Physics and Institute for Sciences of the Universe, Chungnam National University（忠南国立大学物理系与宇宙科学研究所）；School of Physics, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院物理学院）
本文重新审视QCD诱导的微小膨胀，探讨在大重子化学势下手性密度波态的相结构及其对脉冲星定时数组引力波信号的影响，指出传统相变难以实现所需的超冷却程度，提出通过非均匀QCD相可能改变重子密度与化学势的关系。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Dynamical and observational constraints on the Warm Little Inflaton scenario
我们探讨的动力学和观测预测温暖的小膨胀的情况下，目前最简单的实现温暖的通货膨胀内的具体量子场论建设。我们考虑了三种不同类型的标量势的暴胀子，即混沌暴胀与四次单项潜力，希格斯对称性破缺的潜力和非renormalizable高原状的潜力。在每种情况下，我们确定的参数制度，其中的动力学演化是一致的50-60 e倍的通货膨胀，考虑到热修正的标量势，并要求，特别是，直接耦合到暴胀子的两个费米子保持相对论性，并在整个慢-慢过程中接近热平衡。并且温度总是低于潜在的规范对称性破缺标度。然后，我们计算的标量曲率扰动和张量标量比在允许的参数区域的原始谱的属性，并将它们与普朗克数据进行比较，表明这种情况下是理论上和观测上成功的参数值的范围很广。
2018-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Warm Little Inflaton becomes Cold Dark Matter
我们提出了一个模型，在那里的暴胀子可以自然地占所有的暗物质在宇宙中的暖膨胀范式。特别是，我们表明，温暖的小Inflaton场景的对称性（i）避免大的热和辐射校正的标量势，（ii）允许足够强的耗散效应，以维持在膨胀过程中的辐射浴，成为占主导地位的慢滚制度结束时，和（iii）使一个稳定的暴胀子残余在后暴胀时代。后者表现为暗辐射，直到参数化之前的物质辐射平等，导致一个不可忽略的贡献的有效数量的相对论性自由度在核合成，成为宇宙中占主导地位的冷暗物质组成部分的暴胀子质量在$10^{-4}-10^{-1}$ eV范围。冷暗物质等曲率扰动，反相关的主要绝热组件，提供了一个吸烟枪，这种情况下，可以在不久的将来进行测试。
2019-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Removing the Cosmological Bound on the Axion Scale in the KSVZ and DFSZ Models
本文在KSVZ和DFSZ模型中通过暴胀期间修改跑动耦合实现早期强QCD，避免轴子标度的宇宙学界限，并确定轴子构成全部暗物质的参数空间。
2023-05-10 astro-ph.CO hep-ph
From inflation to black hole mergers and back again: Gravitational-wave data-driven constraints on inflationary scenarios with a first-principle model of primordial black holes across the QCD epoch
最近的人口研究已经在LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）探测到的引力波（GW）事件中寻找原始黑洞（PBH）的亚群，在大多数情况下采用唯象的PBH质量分布。然而，当在标准方案中从第一性原理导出这样的人口时，宇宙在PBH形成时的状态方程可能强烈地影响PBH丰度和质量分布，这最终取决于宇宙学扰动的功率谱。本文在几个方面改进了以往的布居研究：（i）采用了描述QCD时期宇宙学扰动坍缩的最新的PBH形成模型：（ii）首次对包含PBH的GW数据进行了贝叶斯多布居推断，并直接使用功率谱参数代替唯象分布;（iii）我们批判性地面对PBH的情况下，LVK的唯象模型描述的GWTC-3目录中的中子星和BH质量范围内，也考虑PBH的总事件的子群。我们的研究结果证实，LVK的观测阻止了大部分的暗物质的恒星质量PBH的形式。我们发现，最适合的PBH模型可以包括一小部分的总事件，特别是它可以自然地解释事件的质量差距。如果较低的质量间隙事件GW 190814被解释为PBH二进制，我们预测LVK应该检测到几个太阳下合并和一个到$\approx 30$较低的质量间隙事件在即将到来的O4和O5运行。最后，映射回最适合的功率谱到一个超慢卷通货膨胀的情况下，我们表明，后者预测可检测的PBH合并在LVK波段，一个随机GW背景检测到当前和未来的仪器，并可能包括整个小行星质量PBH的暗物质。
2023-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Cosmological QCD Phase Transition Revisited
在大的重力化学势下，QCD相图可能呈现一级相变。我们探讨了早期宇宙中这种QCD相变的宇宙学意义。我们认为，大的重子不对称性被一个小的暴胀所稀释，宇宙被困在QCD的假真空态中。小膨胀被气泡成核阻止，气泡成核导致银河系外磁场、原始黑洞和引力波的种子的原始产生。此外，冷暗物质的功率谱可以受到高达十亿太阳质量的质量尺度的影响。宇宙学QCD相变在引力波背景上的印记可以用未来的引力波探测器LISA和BBO和脉冲星计时来探测。
2010-12-22 astro-ph.CO nucl-th
Primordial Black Holes from the QCD axion
我们提出了一种产生原始黑洞（PBH）的机制，它与宇宙膨胀无关，发生在略低于QCD相变的位置。我们的设置依赖于长寿命的弦域壁网络的崩溃，并自然地实现在QCD轴子模型与域壁数$N_{DW}>1$和Peccei-Quinn对称性破缺膨胀后。在我们的框架中，暗物质主要由meV质量范围内的轴子以及一小部分重$M \sim 10^4-10^7 M_\odot$ PBH组成，即$Ω_{\text{PBH}} \gtrsim 10^{-6} Ω_{\text{CDM}} $。后者可在减轻$Λ$清洁发展机制模型在亚银河尺度上的某些缺点方面发挥作用。这种情况在正在进行的轴子搜索以及引力波观测站中都有明显的特征。
2019-02-21 astro-ph.CO hep-ph
The generation of helical magnetic field in a viable scenario of Inflationary Magnetogenesis
本文研究了在一个不存在强耦合和反反应问题的暴胀磁生模型中螺旋磁场的产生。为了产生螺旋磁场，我们在Ratra模型的拉格朗日量中加入了一个$f^2 \tilde{F}^{μν} F_{μν}$项。如果我们采取耦合函数$f$的特定行为，其中$f$在膨胀期间增加并且在膨胀后到再加热时减少，则可以避免强耦合和逆反应问题。所产生的磁场是完全螺旋的，并且具有蓝色光谱$dρ_B/d\ln k \propto k^4$。当在膨胀期间耦合函数$f\propto a^2$时获得该谱。在我们的模型中，再加热的规模必须低于$4000$ GeV，以避免反反应后膨胀。所产生的磁场谱满足$γ$ -射线约束的所有可能尺度的再加热。在100 GeV能量下再加热时，共动磁场强度和相关长度分别为$\sim 4 \times 10^{-11} $ G和$70$ kpc。在$150$ MeV的QCD尺度下进行再加热时，场强增加到$\sim$纳高斯，相干尺度为$0.6$ Mpc。
2018-02-13 astro-ph.CO
A Stepping Stone Solution to the QCD Axion Isocurvature Problem
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）
本文提出“垫脚石”方案，通过引入暴胀结束前的中间PQ破缺真空，缓解QCD轴子等曲率问题中PQ标度变化带来的参数共振，实现更温和的层级差距。
2026-09-25 astro-ph.CO hep-ph
A little theory of everything, with heavy neutral leptons
最近提出了一个新的“阿弗莱克-戴恩暴胀”模型，它由携带重子数的复暴胀子产生重子不对称性，同时又与宇宙微波背景的约束相一致。我们调整这个模型，使暴胀子携带轻子数，并通过准狄拉克重中性轻子（HNL）和sphaleron将轻子不对称性传递给标准模型重子。其中一个质量为$\lesssim 4.5\,$ GeV的HNL可能是（部分）不对称的暗物质（DM），其不对称性由重子的不对称性决定。它的稳定性与最轻中微子质量的消失直接相关。中微子质量是通过将质量超过暴胀标度的重无菌中微子积分而产生的。该模型为标准模型中缺失的所有主要成分提供了一个经济来源：暴胀、重子生成、中微子质量和暗物质。HNL可以在像SHiP的固定靶实验中探测，可能表现出$N$ - $\bar N$振荡。耗尽DM对称分量所需的光单重标量可以在束流收集实验中发现，并寻找罕见的衰变，这可能解释了KOTO合作最近观察到的异常事件。DM HNL受到直接搜索的强烈约束，并且可能具有宇宙学上有趣的自相互作用截面。
2020-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter from Higgs inflation with an intermediate $H_*$
为了容纳QCD轴子作为暗物质（DM）在模型中，其中Peccei-Quinn（PQ）对称性被打破之前结束的通货膨胀，一个相对较低的规模的通货膨胀，以避免边界DM等曲率波动，$H_* \lesssim \mathcal{O}(10^9)\,$ GeV。我们构建了一个简单的模型，其中标准模型希格斯场是非最小耦合到Palatini引力和作为暴胀子，导致膨胀$H_* \sim 10^8\,$ GeV的规模。当PQ对称性破缺的能量尺度远大于暴胀的尺度时，我们发现，在这种情况下，对于四次希格斯自耦合$λ_ϕ= 0.1$，构成所有DM的轴子所需的轴子质量是$m_0 \lesssim 0.05{\rm \,μeV}$，这对应于PQ破缺尺度$v_σ\gtrsim 10^{14}\,$ GeV和张量标量比$r \sim 10^{-12}$。因此，未来对相关QCD轴子质量尺度敏感的实验可以揭示宇宙在暴胀结束之前的物理学。
2019-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Suppressing Extra-Dimensional Axion Isocurvature Dynamically
William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）
研究额外维度 QCD 轴子在暴胀时量子涨落产生等曲率微扰限制暴胀尺度的问题，提出在翘曲五维模型中的动态抑制机制，可满足 CMB 等曲率界限并允许更高暴胀尺度。
2026-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Supercool exit: Gravitational waves from QCD-triggered conformal symmetry breaking
该研究探讨经典共形标准模型扩展中，QCD触发的一阶相变如何延迟电弱相变并结束超级冷却，增强相变时间尺度，为未来引力波观测提供前景。
2023-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Axion global fits with Peccei-Quinn symmetry breaking before inflation using GAMBIT
我们提出了宇宙学稳定的类轴子粒子和QCD轴子模型在0.1 neV到10 eV的质量范围内的全球拟合。我们专注于Peccei-Quinn对称性在膨胀结束前被打破的情况，这样轴子场的初始值可以被认为是均匀的，在整个可见宇宙中。我们包括详细的似然函数，从光照射通过墙壁的实验，haloscopes，helioscopes，轴子遗迹密度，水平分支恒星，超新星1987 A，白矮星冷却，和伽马射线观测。我们进行了频率论和贝叶斯分析，包括白矮星冷却。我们探讨了不同模型中存在的微调程度，并确定了QCD轴子模型可以解释宇宙中的暗物质和冷却提示的参数区域，将它们与特定的DFSZ和KSVZ型模型进行比较。我们找到最可信的参数区域，使我们能够设置（先验依赖）的轴子质量的上限和下限。我们的分析还表明，在这种情况下，QCD轴子最有可能构成宇宙中暗物质的一个不可忽略但次主导的组成部分。
2019-10-17 astro-ph.CO hep-ph
Knotty inflation and the dimensionality of spacetime
我们提出了一种真空结构，该真空结构由在类QCD宇宙学相变中形成的紧密打结/连接的通量管网络组成，并表明这样的网络可以驱动宇宙膨胀。由于网络只能在三维空间中拓扑稳定，这种情况为我们的宇宙中恰好存在三个大的空间维度提供了动力学解释。
2015-08-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulations of axion-like particles in the post-inflationary scenario
轴子和类轴子粒子（ALP）是暗物质最受欢迎的候选者之一，有几种可行的生产方案，使不同的预测。在这种情况下，轴子出生后，通货膨胀，其领域发展显着的不均匀性，并在一个高度非线性的方式演变。因此，理解这种情况下轴子暗物质的最终丰度和分布需要专门的数值模拟。到目前为止，该团体一直致力于QCD轴子的模拟，这是一个预测轴子质量与特定温度相关的模型。在这里，我们超越了QCD轴子，并执行一套模拟的范围内可能的温度依赖性标记的幂律指数。我们研究了轴子场的复杂动力学，包括宇宙弦和畴壁的标度，非相对论性轴子的谱，轴子的寿命和内部结构，以及微团簇的种子。特别是，我们量化了弦壁网络对暗物质丰度的贡献，作为轴子质量增长速度的函数。我们发现，一个温度无关的模型产生的暗物质比标准的错位计算多25%。与一般的ALP相比，QCD轴子模型产生暗物质的效率几乎低六倍。鉴于蓬勃发展的实验活动，以搜索ALP，这些结果有潜在的广泛影响，直接和间接的搜索。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
AliCPT Sensitivity to Cosmic Reheating
Institute of High Energy Physics (IHEP), Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；South China Normal University（华南师范大学）；Université catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）
本文基于AliCPT探测原始引力波的能力，评估其对宇宙膨胀后再加热时期的灵敏度，通过三种膨胀模型（α-吸引子T模型、RGI膨胀和QCD驱动的温暖膨胀）分析，发现AliCPT-1结合普朗克卫星可将再加热温度测量精度控制在10%以内，为QCD驱动温暖膨胀中的胶子耦合提供约束。
2026-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Confronting the magnetically-induced holographic composite inflation with observation
我们研究了唯象反德西特（AdS）/QCD模型的观测预言，其中暴胀子场出现在四维强耦合规范理论中，手征对称性破缺通过夸克凝聚的形成而发生.基于AdS/QCD的自上而下的方法，在$N_c$ D3-膜的背景下使用D 7-膜，已经证明了通过希格斯真空期望值的产生在磁场中的手征对称性破缺可能是二级相变，尽管人们怀疑这种情况是否会导致足够的暴胀。使用迭代方法，我们一致地解决了依赖于时间的参数，包括嵌入函数的D 7膜和哈勃参数的扩展背景。我们证明，使用$N_c\sim 10^7$和$g_{\rm{}_{UV}}\sim {\rm few}\times 0.1$，暴胀模型的预测与普朗克2018年对暴胀模型的最严格约束一致。虽然该模型能够产生大量的引力波$r\simeq 0.01$，但正则质量维-1标量场的位移仍然低于普朗克质量，违反了Lyth界限。
2021-09-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions, strong and weak CP, and KNP inflation
我回顾的想法导致QCD轴子，也评论Jarlskog行列式描述观察到的弱CP破坏，和轴子相关的Kim-Nilles-Peloso通货膨胀。所有这些都使用伪标量，其基本原理是离散的规范对称性，无论是自底向上还是自顶向下的方法。在这里，引力的影响在低能有效理论中是不重要的。弦紧化不受整体对称性的引力破坏，并给出了弦紧化的一些例子。
2015-03-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Step in Flux to Suppress Axion Isocurvature
Harvard University（哈佛大学）
本文提出了一种通过拓扑BF型质量项抑制轴子等效波动的新机制，并探讨了其在宇宙学中的应用及可能的紫外完整化。
2026-01-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Removing the Cosmological Bound on the Axion Scale via Confinement During Inflation
Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文研究了通过在大统一理论中实现高尺度束缚，解除轴子衰变常数的宇宙学上限，探讨了强QCD时期在膨胀宇宙学中的实现机制，展示了轴子作为暗物质的可行性。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Curvaton as dark matter with secondary inflation
我们考虑一个新的宇宙学的情况下，一个曲率是长寿命的，并发挥冷暗物质（CDM）的存在下，一个短的，二次膨胀的作用。在曲率子情形下，大尺度宇宙学扰动的非平凡演化会影响短期暴胀的持续时间，导致暴胀的非均匀结束。曲率扰动的非线性参数为fNL ~ 5/4和gNL ~ 0。曲率子丰度可以被短期暴胀很好地稀释，因此，它不必衰变为标准模型粒子。然后，曲率可以解释目前的CDM与等曲率扰动被充分抑制，因为绝热和CDM等曲率扰动具有相同的起源。作为一个明确的例子，我们考虑的热膨胀的情况下，弦轴子作为这种曲率的候选者-暗物质。我们进一步讨论了用QCD轴子来鉴别弯曲暗物质的可能性。
2017-03-24 astro-ph.CO hep-ph
Axions, Inflation and the Anthropic Principle
QCD轴子是强CP问题的主要解决方案，是暗物质的候选者，也是弦论紧化的可能结果。然而，对于在暴胀之前产生的轴子，$f_a \gtrsim 10^{12}$ GeV的破缺尺度（这在弦理论轴子模型中是有利的）被宇宙学约束排除了，除非轴子失准角$θ_0$和暴胀哈勃尺度$H_I$都被非常精细地调整。我们表明，试图容纳一个高$f_a$轴子在暴胀宇宙学导致的微调问题，比强CP问题的轴子最初发明解决。我们还表明，这个问题仍然没有得到解决的人择选择参数通常适用于高$f_a$轴子的情况。
2009-11-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gauge Backreaction in Standard Model Warm Inflation
ICTP, International Centre for Theoretical Physics（国际理论物理中心）；University of Sussex（萨塞克斯大学）
该研究证明标准模型暖暴胀中规范螺旋度响应不能简化为摩擦系数，需动力学处理；反作用主要间接降低耗散比，并指出当前预言限于局部高斯输运闭合框架。
2026-09-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New scenario of QCD axion clump formation I: Linear analysis
QCD轴子通过QCD相变附近QCD物质的非微扰效应获得势能。在此期间，轴子和QCD物质之间的直接相互作用开始了。专注于这种直接相互作用的影响，我们提出了两种情况下，波动的轴子可以迅速增长，可能导致形成的轴子微集群，即使Peccei-Quinn（PQ）对称性已经打破通货膨胀期间。第一种情况假设在QCD时期视界尺度上的原始曲率扰动显着增强，第二种情况假设初始失准在势的山顶周围调谐。
2022-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation driven by particle creation
FLRW时空中超亮暗粒子的产生提供了一个符合精确观测测试的宇宙学模型。在这种背景下，物质产生的反反应意味着真空能量密度与哈勃参数H成线性比例，这与低能膨胀时空中QCD凝聚体的真空期望值一致。在这种情况下，宇宙学常数和符合问题都得到了缓解。我们还探索了粒子产生过程的相反的高能极限。我们表明，它导致了一个非奇异的原始宇宙，在那里发生了早期的暴胀时代，自然再加热和退出。所产生的原始谱是尺度不变的，并假设通货膨胀持续60 e倍，我们得到一个标量期望指数n = 0.97。
2011-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Disorder in the Early Universe
我们对导致宇宙膨胀的微观物理学知之甚少。我们有很多理由怀疑，这种基本描述是否需要对各种成分进行仔细的安排，或者通货膨胀是否是一个基本随机过程的结果。在技术层面上，暴胀微观物理中的随机性与固体中的无序密切相关。我们发展了暴胀无序的形式，并研究了淬火无序的观测结果。我们发现，一个共同的预测是在功率谱或双谱中存在额外的噪声。在现象学的水平上，这些结果可以在调制场方面进行重铸，使我们能够写出这种噪声的二次极大似然估计。对疾病的初步限制可以从现有的分析中得出，但通过专门的治疗应该可以取得显着的改善。
2015-03-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Relaxing the Cosmological Moduli Problem by Low-scale Inflation
我们表明，宇宙学丰富的弦轴子是远远小于天真的估计，如果哈勃尺度的通货膨胀，$H_{\rm inf}$，是足够低（但仍然可以远远高于轴子质量），如果通货膨胀持续足够长的时间。这是因为弦轴子的初始失准角服从Bunch-Davies分布，在势能最小值处达到峰值。因此，由弦轴子引起的宇宙学模量问题可以通过低尺度暴胀而得到显著放松，并且在很宽的质量范围内满足天体物理和宇宙学界限，而无需对初始失准角进行任何微调。具体而言，具有其衰减常数$f_ϕ= 10^{16}$ \，GeV的轴子满足$H_{\rm inf} \lesssim 10{\rm\,keV}- 10^{6}$ \，{ \rm GeV}的$10^{-18}{\rm \, eV} \lesssim m_ϕ\lesssim 10{\rm\,TeV}$上的界限。我们还讨论了多个轴子和QCD轴子的情况。
2019-04-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion-CMB Scenario in Supercooled Universe
Axion-CMB方案是用QCD轴子\cite{Iso:2020pzv}的原始涨落解释宇宙微波背景辐射温度各向异性的一种有趣的可能性。在这种情况下，辐射的波动是由轴子和辐射之间的能量交换产生的，这导致了原始轴子波动和CMB各向异性之间的相关性。因此，宇宙学观测严格地限制了轴子模型和宇宙的早期历史。特别是，我们需要一个大的能量分数$Ω_A^{}$的轴子在QCD相变，但它必须变得很小，在目前的宇宙，以抑制等曲率功率谱。实现这种情况的自然宇宙学方案之一是热膨胀，它可以充分稀释轴子丰度。热膨胀发生在各种模型中。本文研究了一个带有QCD轴子的经典共形（CC）$B$ - $L$模型.在这个模型中，早期宇宙经历了一个漫长的$B$ - $L$和电弱对称的过冷时代，热膨胀自然发生。因此，它可以是一个很好的候选人的轴子CMB的情况。但在原来的CC $B$ - $L$模型中，QCD跃迁处的轴子丰度是不足的.为了克服这种情况下，我们通过引入$N$标量场$S$（无论是大质量或无质量）扩展模型，并考虑一个新的宇宙学历史，使$O(N)$和$B$ - $L$部门几乎分别在早期宇宙的演变。我们发现，对于无质量的$S$场，通常是$N\sim 10^{19}$和质量在$5-10$ TeV附近的$L$规范玻色子，在某些参数区域内，轴子-CMB方案的所有必要条件都能满足.
2021-05-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Cosmology
1.导言2.模型：QCD轴子;强CP问题; PQWW，KSVZ，DFSZ;异常，瞬子和势;耦合;弦论中的轴子3。生产和I.C. 's：单边带和非微扰物理学;膨胀和PQ单边带期间的轴子场;宇宙学布居-母体衰变、拓扑缺陷、热产生、真空重排4。宇宙学场：作用;背景演化; QCD轴子和ALP的错位;宇宙学扰动理论- i.c.的，早期治疗，轴子声速和金斯尺度，传递函数和WDM;薛定谔图片;模拟轴子; BEC 5。CMB和LSS：初级各向异性;物质功率;组合约束;等曲率和膨胀6。星系形成;晕质量函数;高Z和EOR;密度剖面; CDM小规模危机7.加速扩张：C. C。问题;轴子膨胀（自然和monodromy）8.与黑洞和黑洞的引力相互作用9.非引力相互作用：恒星天体物理学; LSW;真空双折射轴子力;用ADMX和CASPEr直接探测;轴子衰变;暗辐射;天体物理学磁场;宇宙学双折射10.结论A规范理论的θ真空B宇宙学家的EFT C弗里德曼方程D宇宙流体E贝叶斯定理和先验F简并和采样G Sheth Tormen HMF
2016-06-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
