Misalignment production of vector boson dark matter from axion-SU(2) inflation
提出轴子-SU(2)暴胀产生相干振荡暗矢量场的新失准机制，可覆盖10^-13–1 eV乃至模糊暗物质质量区，并规避暗光子情形下的等曲率、统计各向异性和鬼模约束。
2024-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Dynamics of Dark Matter Misalignment Through the Higgs Portal
本文研究了通过希格斯门户微弱耦合的轻标量暗物质在辐射主导时期的两种错位产生机制，揭示热错位与VEV错位在不同质量区间的竞争及受迫共振效应，并给出遗迹丰度预言及实验探测现状。
2024-01-12 astro-ph.CO hep-ph
ALP Dark Matter Mini-Clusters from Kinetic Fragmentation
本文证明在暴胀前U(1)破缺的动力学错位机制中，ALP暗物质因碎裂可形成极致密迷你团簇，其暗物质晕比标准错位和大错位情形更致密，且结果仅依赖ALP质量与衰变常数，未来小尺度结构实验可检验其中相当一部分参数空间。
2024-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Axion and ALP Dark Matter from Misalignment during Reheating
本文研究再加热期间错位机制产生轴子暗物质的参数空间扩展，并利用ADMX等实验约束再加热动力学。
2023-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Relaxion Dark Matter from Stochastic Misalignment
该研究提出在暴胀涨落主导的区域，relaxion场的“随机失准”可产生足够丰度，从而在更大耦合、质量和混合角等新参数空间中自然解释宇宙暗物质密度。
2023-01-24 astro-ph.CO hep-ph
Axion Free-kick Misalignment Mechanism
本文提出轴子任意球错位机制，利用早期宇宙中轴子运动将轻胀子踢离最小值并延迟其振荡，使胀子成为暗物质，从而在较低轴子衰变常数下实现暗物质丰度。
2023-05-04 astro-ph.CO hep-ph
Model implementations of axion dark matter from kinetic misalignment
本研究探索轴子动力学失配机制的紫外完备模型，分析热阻尼与希格斯门户两种阻尼机制，提出可被现有实验探测的轴子暗物质模型，并指出其与特定暴胀形式的关联。
2024-08-15 astro-ph.CO hep-ph
Axion Kinetic Misalignment and Parametric Resonance from Inflation
来自标准失准的轴子冷暗物质通常需要一个衰减常数$f_a~\gtrsim~10^{11}$ GeV。当径向Peccei-Quinn（PQ）对称破缺场取大的初始值时，动力学失调和参数共振容易允许较低的$f_a$值。在这里，我们考虑的影响，通货膨胀的动力失调和参数共振。我们假设初始的PQ场值是由量子涨落决定的，并且由膨胀期间的哈勃参数、$H_I$和PQ场质量来设置。PQ场振荡在温度$T_R$下充气后完成再加热之前或之后开始。我们确定的范围$f_a$和膨胀参数$(H_I, T_R)$一致的轴子暗物质的四次潜在的PQ字段。我们发现，$4\times 10^8$ GeV $< f_a < 10^{11}$ GeV可以持续产生轴子暗物质。允许的参数空间的一个重要部分预测罕见的K介子衰变，$K_L \rightarrow (π^0 + \rm{missing \; energy})$，和/或抑制小尺度上的结构形成。
2020-04-01 astro-ph.CO hep-ph
Minimal Majoron Dark Matter
University of Tokyo（东京大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), University of Tokyo（东京大学 Kavli宇宙物理数学研究所）
本文研究了基于I型锯齿框架扩展的最小化Majoron暗物质，通过冻结和非对称机制评估其丰度，并确定与观测约束一致的参数空间。Majoron质量被限制在约10 MeV，同时讨论了其与热莱顿生成的兼容性。
2026-05-13 astro-ph.CO hep-ph
Rotating Drops of Axion Dark Matter
我们考虑如何QCD轴子产生的错位机制可以形成银河系暗物质晕。我们记得，静止的、引力稳定的轴子场结构的大小相当于一颗质量为$10^{-13} $太阳质量的小行星（因为梯度压力不足以支撑一个更大的物体）。我们称这种场结构为“液滴”。我们探讨了旋转液滴是否可以更大，并发现它们的质量可以增加10倍。值得注意的是，这个质量与在膨胀后产生的轴子的情况下由未对准轴子产生的微团簇的质量相当。我们推测，今天的错位轴子是以液滴的形式出现的，像小行星的分布一样（而不是作为一个相干振荡的背景场）对暗物质起作用。我们考虑了一些观测到的水滴特征，这些特征似乎与由轴子暗物质组成的星系晕一致。
2016-03-14 astro-ph.CO hep-ph
ALP Dark Matter from Kinetic Fragmentation: Opening up the Parameter Window
本文研究了早期宇宙中类轴子粒子（ALP）暗物质的动力学失协机制，发现该机制下轴子场几乎完全碎裂，将能量转移至高阶模，从而大幅开放了可由未来实验探测的参数空间，并指出致密轴子晕形成和引力波特征等观测意义。
2025-04-01 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational misalignment mechanism of Dark Matter production
我们考虑由振荡单态标量场组成的暗物质。在质量项之上，标量具有自发破缺的Z_2对称性。这种势在早期占主导地位，并导致标量的时间依赖性期望值，在膨胀的宇宙中减少。当它降到某个临界值以下时，对称性得到恢复，暗物质场开始围绕零振荡。我们通过标量与Ricci曲率的相互作用来安排自发对称性破缺。通过这种方式，超重暗物质可以在很早的时候产生。根据它的质量，产生发生在暴胀（非常大的质量，直到大统一尺度），预热，或在辐射主导阶段（质量10^{6}-10 ^{7} Gev）。
2020-10-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Acoustic Misalignment Mechanism for Axion Dark Matter
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermilab（费米国家加速器实验室）；Indiana University（印第安纳大学）；Harvard University（哈佛大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文提出轴子暗物质的声学失配机制：旋转复标量场凝聚体中的声波涨落可在稀释后成为轴子暗物质，其丰度在径向场足够重时可超过常规与动力学失配贡献。
2025-03-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Misalignment mechanism for a mass-varying vector boson
针对矢量玻色子能量密度在宇宙膨胀中被指数抑制的问题，提出若矢量场从数值激增数个数量级的标量场获得质量即可补偿该抑制，使失配机制能在当前宇宙产生具有可观能量密度的相干矢量玻色子暗物质。
2023-09-08 astro-ph.CO hep-ph
Ultralight Millicharged Dark Matter via Misalignment
我们探讨的宇宙学和现象学的millicharged和millicharge-like暗物质的质量从1 eV到10 keV和收费的$10^{-18}$，$10^{-14}$。在这个质量范围内的暗物质不可能是热产生的，但可以由非热机制产生。我们提出了一个具体的模型，采用自发破缺的近似全球对称性，其中millicharged暗物质产生通过错位机制。我们表明，这种生产机制是宇宙学一致的，并与观测到的暗物质丰度兼容。这个模型可以用基本标量或隐扇形夸克来实现，并耦合到标准模型光子或隐藏光子。然后，我们考虑的现象学轻millicharged暗物质，无论其宇宙学的起源，并确定与现有的实验和观察相一致的参数空间。我们认为新的参数空间的一个重要部分可能是在不久的将来通过直接偏转实验，宇宙微波背景黑体光谱的测量，和未来的约束等离子体不稳定性由于暗物质自相互作用。
2022-05-18 hep-ph
Gamma-Ray Signatures of Thermal Misalignment Dark Matter
University of Tokyo（东京大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), University of Tokyo（东京大学 宇宙物质量子研究科 Kavli 研究所）
本文研究了热不对齐暗物质场景中，通过与光子耦合的标量场衰变产生的伽马射线特征，发现当前伽马射线约束对标量质量有约1GeV的上限，未来观测可进一步探测MeV-GeV范围。
2026-10-19 hep-ph
Sub-MeV Bosonic Dark Matter, Misalignment Mechanism and Galactic Dark Matter Halo Luminosities
我们探讨了一种假设，即暗物质是由错位机制产生的玻色子凝聚体，其中分别考虑了自旋为0的玻色子（类轴子粒子）和自旋为1的玻色子（暗光子）。我们发现，虽然亚MeV的暗物质玻色子是非常稳定的，星系晕中大量的暗物质粒子使衰减信号可检测。星系晕是一个由重力限制的大型结构，具有典型的$\sim10^{12}$太阳质量，其大部分成分由暗物质组成。对于类轴子粒子，它通过$ϕ\to γγ$衰变，因此光子谱是单色的。对于暗光子的情况，它是一个三体衰变$A'\toγγγ$。然而，我们发现光子光谱在$M/2$处有很高的峰值，因此可以方便地观察。通过与正电子偶素衰变过程的物理比较，对三体衰变谱提出了物理解释。此外，对于这两种情况，可以使用当前技术测量参数空间的某些区域的衰减光子通量。
2017-06-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
An exceptionally light axion: Strong CP and Dark Matter
我们探讨了解决强CP问题的轴子是否自然地比规范QCD轴子轻得多。考虑了Hook提出的$Z_\mathcal{N}$对称性，其中$\mathcal{N}$镜像世界和简并世界共存于自然界，并通过轴子场联系起来，并详细研究了相关的唯象.在第二步，我们表明，暗物质可以占这个非常轻的轴子。这包括第一个提出的“模糊暗物质“QCD轴子。由于$Z_\mathcal{N}$轴子势的特殊温度依赖性，一种新的失准机制--陷阱失准--发生了，在某些情况下，这种机制也可以动态地产生最近提出的动力学失准机制。由此产生的所有轴子相互作用相对于那些典型的QCD轴子的普遍增强对ALP实验的前景，如ALPS II，IAXO和许多其他的强烈影响。例如，即使是卡斯珀电气的第一阶段也可以发现这种轴子。
2021-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Maximal axion misalignment from a minimal model
量子色动力学轴子是暗物质的最佳候选者之一。众所周知，错位机制产生大量的QCD轴子与暗物质一致，轴子衰减常数为$10^{12}$ GeV。对于一个较小的衰变常数，在暴胀期间Peccei-Quinn对称性被破坏的QCD轴子，只占暗物质的一小部分，除非轴子场开始振荡非常接近其势能的顶部，在一个被称为“大错位”的场景中。在这种情况下，具有小轴子衰变常数的QCD轴子暗物质部分由非常致密的结构组成。我们提出了一个简单的动力学模型实现大错位机制。在暴胀过程中，轴子经典地将其势能滚到最小值。在暴胀之后，宇宙重新加热到高温，模（实标量场）动态地改变其最小值的符号，这改变了在QCD下带电的矢量类费米子的质量的符号。结果，在暴胀过程中，轴子势能的最小值变成了宇宙通过QCD相变冷却后的最大值，轴子开始振荡。在这个模型中，我们可以产生衰变常数低至$6\times 10^9\,{\rm GeV}$和轴子质量高达1 meV的QCD轴子暗物质。我们还总结了这种机制的现象学意义的暗物质实验和对撞机。
2020-10-30 hep-ph
Light and Feebly Interacting Non-Abelian Vector Dark Matter Produced Through Vector Misalignment
本文研究早期宇宙中由 $SU(2)_{_R}$ 规范对称性产生的轻且弱相互作用的非阿贝尔矢量暗物质，揭示冻结产生机制对 $W^3_{_R}$ 有效但对 $W^{\pm}_{_R}$ 不足，并提出矢量失准机制可同时解释三种暗物质组分的遗迹密度，最终给出参数空间允许区域。
2023-07-06 hep-ph
Axion Kinetic Misalignment Mechanism
在传统的失调机制中，轴子场在早期宇宙中具有恒定的初始场值，随后开始振荡。我们提出了另一种方案，其中轴子场具有非零的初始速度，允许轴子衰变常数远低于传统的预测从轴子暗物质。这种轴子速度可以从早期宇宙中轴子位移对称性的显式破缺中产生，这可能发生在这种对称性近似的情况下。
2020-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Misalignment vs Topology in Axion-Like Models
宇宙学轴子是一种重要的暗物质候选者，当一个具有自发破缺的O（2）不变性的标量场在宇宙学上发展出明显的O（2）破缺倾斜时，就会产生相干的长波长模，这些模可能是暗物质。看来，这种机制的生产效率是低的，尽管可能从拓扑结构的生产。为了更好地理解这一点，我们在O（N）推广中检查生产。特别是，我们强调了显式O（N）-突破潜力打开的速度的重要性。
2021-08-13 hep-ph
The Large-Misalignment Mechanism for the Formation of Compact Axion Structures: Signatures from the QCD Axion to Fuzzy Dark Matter
轴子是标准模型之外最有动力的粒子之一。我们展示了如何吸引的自相互作用的暗物质（DM）的轴子在广泛的质量范围内，从$10^{-22}$ eV到$10^7$ GeV，可以导致非引力增长的密度波动和形成的绑定对象。这种结构形成增强驱动的参数共振时，初始场的失调是大的，它影响的长度尺度上的哈勃视界的轴子场开始振荡时，在辐射主导的时代深处的轴子密度扰动。这种效应可以将绝热扰动的几乎尺度不变的光谱变成在上述尺度上具有尖峰的光谱，产生从密集DM晕到标量场配置（如孤子和微扰子）的物体。我们称这类产生轴子DM的宇宙学方案为“大错位机制”。“我们探索了这种机制的观测结果与质量高达$10$ eV的轴子。对于比$10^{-5}$ eV重的轴子来说，致密的轴子晕的数量足以显著影响地球上的直接探测实验，产生间歇但相干的信号，重复率超过每十年一次，交叉时间少于一天。轴子密度和运动学相干性的这些偶发性增加为轴子DM搜索（包括QCD轴子）提出了新的方法。由$10^{-22}$ eV到$10^{-5}$ eV的轴子组成的致密结构可以通过引力透镜搜索探测到，它们的引力相互作用也可以扰动重子结构并改变恒星的形成。在非常高的失调幅度，轴子场可以经历自相互作用诱导的内爆物质辐射平等之前很久，产生潜在的可检测的低频随机引力波。
2019-12-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Bubble Misalignment Mechanism for Axions
该研究提出气泡错位机制，通过轴子与气泡壁反复散射获得能量，显著增强轴子丰度，并可能导致轴子迷你团簇形成。
2024-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Axions Revisited
我们研究的理论参数的具体值的轴子可以形成整体的冷暗物质。我们检查允许的轴子参数区域的光最近收集的数据由WMAP 5任务加上重子声学振荡和超新星，并假设一个暴胀的情况和标准宇宙学。如果在暴胀之后恢复佩切-奎因对称性，我们就恢复了轴子质量和密度之间的通常关系，因此轴子质量$m_a =67\pm2{\rm μeV}$使轴子成为100%的冷暗物质。如果Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中被破坏，那么轴子可以是$m_a < 15{\rm meV}$的冷暗物质的100%，只要初始失准角$θ_i$的特定值被选择为与其质量$m_a$的给定值相对应。大的Peccei-Quinn对称性破缺标度值对应于小的，可能是令人不舒服的小的初始失准角$θ_i$值。
2009-10-20 astro-ph.CO hep-ph
New Perspectives on Axion Misalignment Mechanism
本文提出轴子初始速度非零的错位机制新方案，研究其对轴子暗物质遗迹丰度预测的改变，并开辟新的可行参数区域。
2023-04-12 astro-ph.CO hep-ph
Analytical study of birefringent cavities for axion-like dark matter search
Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University（冈山大学理工融合研究 institute）；Theory Center, Institute for Particles and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子与核物理研究所理论中心）；Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Institute of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba（筑波大学系统信息工程学研究所）；Center for Artificial Intelligence Research, University of Tsukuba（筑波大学人工智能研究中心）；Institute for Quantum Studies, Chapman University（查普曼大学量子研究 institute）
本文提出了一种非微扰框架，用于量化双折射效应并分析其对轴子暗物质搜索灵敏度的影响，发现双折射和偏振错位均会导致灵敏度下降，但通过选择合适的后选择角度可缓解错位影响。
2025-12-22 gr-qc hep-ph quant-ph
ALP dark matter with non-periodic potentials: parametric resonance, halo formation and gravitational signatures
本文研究具有非周期势的ALP暗物质，揭示其自相互作用通过参数共振导致场碎裂并形成致密晕，从而产生可观测的引力特征，为不与标准模型耦合的暗物质提供新的探测途径。
2023-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Axion misalignment with memory-burdened PBH
本文在超轻PBH主导的非标准宇宙学中研究轴子暗物质产生，纳入动力学失配与MB反作用效应，发现其显著改变可行参数空间并带来轴子、引力波及CMB探测前景。
2025-03-13 astro-ph.CO hep-ph
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
Cosmological Axion and Quark Nugget Dark Matter Model
我们研究了一个暗物质（DM）模型，它为宇宙学中的两个（天真地不相关的）问题提供了一个非常自然的解释：观测到的关系$Ω_{\rm DM}\simΩ_{\rm visible}$和观测到的宇宙中物质和反物质之间的不对称性，被称为“重子生成”问题。在这个框架中，这两种物质（暗物质和可见物质）具有相同的QCD起源，形成于相同的QCD时期，并且都与系统的同一个维度参数$Λ_{\rm QCD}$成比例，这解释了这两个天真不同的问题如何密切相关，并且可以在同一框架中同时解决。更具体地说，这个模型中的DM由两种不同的成分组成：（研究得很好的）DM轴子和（研究得较少的）由物质或反物质组成的夸克块。本工作的重点是定量分析这两个不同的组件之间的关系，有助于由$Ω_{\rm DM}\equiv [Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)+ Ω_{\rm DM}(\rm axion)]$确定的理论的暗部门。我们认为，块金的DM组件总是跟踪可见物质的密度，即$Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)\simΩ_{\rm visible}$和这个功能是不敏感的系统的参数，如轴子质量$m_a$或失准角$θ_0$。当$Ω_{\rm DM}(\rm axion)$对轴子质量$m_a$和初始失准角$θ_0$高度敏感时，由于失准，这与传统的轴子产生机制是不同的。我们还讨论了与暴胀尺度$H_I$、等曲率扰动的不…
2018-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Higgs boson emerging from the dark
我们提出了一种新的基于真空失调的暗物质产生的非热机制。在高温下会产生一个整体的$X$ -电荷不对称性，在这种情况下，希格斯粒子和暗物质都是带电的。在较低的能量下，真空改变了排列，破坏了$U(1)_X$，导致希格斯粒子和一小部分储存在稳定的暗物质遗迹中的电荷不对称性的出现。这种机制可以存在于各种各样的基于真空错位的模型中，我们在复合希格斯模板模型中证明了这一点，其中所有必要的成分都是自然存在的。一个轻的赝标量$η$总是预测，与有趣的宇宙学，未来的超新星观测和异国情调的$Z \to γη$衰变的影响。
2020-07-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cluster X-ray line at $3.5\,{\rm keV}$ from axion-like dark matter
最近报道的$E_γ\simeq 3.5\, {\rm keV}$的X射线线信号来自各种星系团和仙女座星系的叠加光谱，可能来自质量为$2 E_γ$的衰变暗物质粒子。一个轻的轴子类标量被认为是暗物质的天然候选者，并对其产生机制进行了仔细研究。我们表明，适当数量的轴子遗迹密度与首选参数，$m_a \simeq 7 \,{\rm keV}$和$f_a \simeq 4\times 10^{14}\, {\rm GeV}$，可以自然地从暴胀子的衰变。如果轴子是由轴子衰变产生的，由于结构形成的束缚，它不可能构成总的遗迹密度。尽管如此，萨克逊衰变是一个有趣的可能性，因为$3.5\, {\rm keV}$线和暗辐射可以同时解决，与普朗克数据一致。轴子的小失准角，范围在$θ_a\sim 10^{-4} -10^{-1}$之间，取决于再加热温度，也可以是轴子生产的来源。该模型可以满足结构形成和等曲率扰动的约束。
2014-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Axion Misalignment Driven to the Hilltop
QCD轴子作为一个动机良好的暗物质候选者和失准机制是已知的，以再现观察到的丰度与衰变常数$f_a \simeq \mathcal{O}(10^{12})$ GeV的失准角$θ_{\rm mis} \simeq \mathcal{O}(1)$。虽然$f_a \ll 10^{12}$ GeV在实验上有很大的意义，但错位机制要求轴子非常接近山顶，即$θ_{\rm mis} \simeq π$。$θ_{\rm mis}$的这种特殊选择被理解为对初始条件的微调。我们在一类模型中给出了$θ_{\rm mis} \simeq π$的动力学解释。在早期宇宙中，由于质量的增加，轴子动态地松弛到最小的势能。这个最小值随后被转换成一个山顶，因为当一个贡献变得次显性到另一个相反的符号时，理论的CP相位移动了$π$。我们展示了明确的和可行的例子，在超对称模型中，高维希格斯耦合的暴胀自然实现这两个标准。相关的现象学包括一个惊人的尖锐的预测$3 \times 10^9$ GeV $\lesssim f_a \lesssim 10^{10}$ GeV和没有等曲率扰动。
2019-05-31 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion misalignment during reheating
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文研究再加热期间QCD轴子暗物质通过真空和动力学错位机制的产生，针对三种再加热情景确定满足观测遗迹密度和约束的参数空间，并评估轴子探测和引力波实验的探测潜力。
2026-10-02 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
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
Consequences of Multiple Axions in Theories with Dark Yang-Mills Groups
本研究针对含暗杨-米尔斯群的理论，计算了两类模型中多轴子的现象学效应，得出暗禁闭标度限制、副本数上限等结论，并分析了轴子动能混合产生的双轴子态性质。
2023-07-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New opportunities for axion dark matter searches in nonstandard cosmological models
我们研究了轴子暗物质生产的错位机制的情况下，具有一般的非标准宇宙学。在大爆炸核合成开始之前，宇宙的能量密度由粒子场$ϕ$控制，粒子场由一般状态方程$ω$描述。随后哈勃膨胀率的提高降低了轴子开始振荡的温度，从而打开了比标准窗口更重的轴子的可能性。这是Kination的情况，或者通常是具有$ω> 1/3$的场景的情况。然而，如果$ω< 1/3$，就像在早期物质支配的情况下，相对于标准模型，$ϕ$的衰变注入了额外的熵，以这种方式稀释了预先存在的轴子丰度，并使较轻的轴子可行。对于失准角$0.5 < θ_i < π/\sqrt{3}$，通常的轴子窗口在早期物质支配的情况下扩展到$4 \times 10^{-9}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV，或者在动能化的情况下扩展到$2 \times 10^{-6}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 10^{-2}$ eV。有趣的是，在这样一个更宽的范围内耦合轴子光子可以探测到下一代实验，如ABRACADABRA，KLASH，ADMX，MADMAX和ORGAN。因此，对轴子暗物质的研究可能为探索宇宙大爆炸核合成之前的历史提供了一种独特的工具。
2021-12-09 astro-ph.CO hep-ph
TASI Lectures on Early Universe Cosmology: Inflation, Baryogenesis and Dark Matter
这些讲座，在TASI 2018年提出，提供了一个简明的介绍膨胀，重子生成，和暗物质方面没有涵盖的其他讲座。对暴胀的强调是一种直观的理解和限制暴胀模型的技术。对于重子生成，我们集中在两个例子，leptogenesis和电弱重子生成，注意单态辅助两步相变。关于暗物质，我们回顾了不同类别的模型区分其机制，以获得所观察到的遗迹密度，包括热冻结，不对称暗物质，冻结，SIMP暗物质，超轻标量和轴子的错位机制，和生产的原始黑洞在膨胀过程中。提供了问题集。
2021-08-02 astro-ph.CO hep-ph
A Family of WISPy Dark Matter Candidates
由非热产生的玻色子构成的暗物质可能具有非常低的质量，可能低于eV。轴子和隐藏的光子是这种“暗”极弱相互作用轻（细）粒子（WISP）的突出例子。用于它们的非热生产的合适机制是未对准机制。它们与标准模型（SM）粒子的主要相互作用是通过光子。在这篇笔记中，我们想超越这些标准的例子，并讨论了广泛的标量和赝标量玻色子与SM物质费米子通过导数相互作用。合适的轻候选者自然产生为伪南布-戈德斯通玻色子。特别是我们感兴趣的例子，灵感来自familons，其相互作用有一个非平凡的风味结构。
2014-01-10 astro-ph.CO hep-ph
A Model of Anthropic Reasoning, Addressing the Dark to Ordinary Matter Coincidence
如果暴胀发生在佩西-奎因对称性破缺之后，那么在传统轴子宇宙学中被禁止的大破缺尺度$F$是允许的，前提是我们居住在多元宇宙的一个初始错位很小的区域。具有近似这种初始错位的区域可能占据多元宇宙的一小部分，但它们包含了大部分潜在的观察者。这种情况有许多后果，包括可能解释暗物质和重子物质密度近似相等。
2004-09-17 astro-ph hep-ph hep-th
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分，一种是超轻物质，另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Falsifying Anthropics
该研究提出用模糊轴子暗物质检验人择原理，指出轻轴子可通过黑洞超辐射探测，若其丰度由人择原理设定却被证伪为非暗物质，则人择预测失效。
2024-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter Axions in the Early Universe with a Period of Increasing Temperature
研究非标准宇宙学历史下通过失配机制产生轴子暗物质，发现温度上升期可恢复哈勃摩擦并重置振荡，使所需轴子质量大幅降低，可通过未来实验探测大爆炸核合成前的宇宙历史。
2023-04-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Impact of semi-annihilations on dark matter phenomenology - an example of Z_N symmetric scalar dark matter
本文研究了半湮灭x_i x_j <->x_k X（其中x_i为任意暗物质，X为任意标准模型粒子）对暗物质唯象的影响.我们建立了一个包含一个额外的双重态和一个复杂的单重态的最小标量暗物质模型，预测了不同离散阿贝尔对称性Z_N，N>2下具有半湮灭过程的非平凡暗物质现象。我们实现了两个这样的例子模型与Z_3和Z_4对称的micrOMEGA和工作的现象。我们发现，这两个半湮灭和湮灭只涉及粒子从两个不同的暗物质部门显着修改这种类型的模型中的暗物质遗迹丰度。我们还研究了在这些模型中在XENON 100中直接检测暗物质的可能性。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Linear scale bounds on dark matter--dark radiation interactions and connection with the small scale crisis of cold dark matter
现代宇宙学中的一个悬而未决的问题是冷暗物质范式的小尺度危机。越来越多的注意力最近致力于自相互作用的暗物质模型作为一个可能的答案。然而，解决所谓的“失踪卫星”问题还需要存在额外的相对论性粒子（称为暗辐射），与早期宇宙中的暗物质散射。在这里，我们调查的影响，不同的理论模型设计的暗物质暗辐射相互作用的大尺度宇宙学观测。我们使用宇宙微波背景数据，把约束的暗辐射成分和它的耦合到暗物质。我们发现，数据所允许的耦合值意味着一个截止尺度的晕质量函数与银河系中的卫星观测相匹配。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter scaling relation from mirror dark matter
镜像暗物质和其他类似的耗散暗物质候选者需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前曾有人提出，普通超新星可能提供所需的能量。通过将超新星提供给晕的能量与辐射冷却损失的能量相匹配，我们在这里导出了一个粗略的标度关系$R_{SN} \propto ρ_0 r_0^2$（$R_{SN}$是超新星速率，$ρ_0, \ r_0$是暗物质中心密度和核心半径）。这种关系与从晕质量大于$3\times 10^{11} M_\odot$的螺旋星系的研究中推断出的暗物质特性是一致的。我们推测，其他观测到的星系的星系团可能会解释这种耗散的暗物质的框架内。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Dark Matter: a Review (the April Fool Edition)
在过去的几十年里，关于暗物质的存在和性质的证据不断积累。根据候选粒子的不同，暗物质可以呈现出几种宇宙学定义的模型之一：热暗物质、冷暗物质、暖暗物质、自相互作用暗物质和模糊暗物质。在本文中，我回顾了这些模型的相关性和地位，是否有可能为一个以上的这些模型，每个构成的暗物质的一部分，并讨论了确定这些模型中的任何一个是否可以成功地描述我们自己的宇宙的属性和演化的前景。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter directional detection in non-relativistic effective theories
我们将暗物质定向探测的形式推广到任意的单体暗物质-核子相互作用。新的理论框架推广了目前所使用的理论框架，该框架仅基于两种类型的暗物质-核子相互作用。它包括14个暗物质-核子相互作用算符，8个同位素相关的核响应函数，以及暗物质速度分布前2阶矩的Radon变换。利用最近通过数值原子核结构计算得到的核响应函数，计算了由CF $_4$、CS $_2$和$^{3}$ He构成的暗物质定向探测器对14个暗物质-核子相互作用的反冲能谱.我们突出了新的功能，提出的理论框架，并提出了我们的球形暗物质晕和流的暗物质粒子的结果。该研究为暗物质定向探测实验的模型无关分析奠定了基础。
2015-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric WIMP dark matter
在现有的具有全局对称性的暗物质模型中，暗物质的残余丰度要么等于反暗物质（热WIMP）的残余丰度，要么大得多，基本上没有剩余的反暗物质（非对称暗物质）。通过探索耦合的暗物质和反暗物质玻尔兹曼方程的原始不对称性的后果，我们发现在这两个极端之间插值的参数空间的大区域。有趣的是，这种新的非对称WIMP框架可以容纳广泛的暗物质质量和湮灭截面。现今的暗物质数量通常是不对称的，但这种不对称性很弱，以至于暗物质湮灭的间接信号没有被完全抑制。我们将我们的结果应用于现有模型，并指出即将到来的直接检测实验将限制相关参数空间的大范围。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric Dark Matter from Leptogenesis
我们提出了一种新的实现的非对称暗物质，其中的暗物质和轻子的不对称性同时产生通过两个部门leptogenesis。右手中微子既与标准模型耦合，又与暗物质所在的隐藏扇区耦合。这个框架同时解释了轻子不对称性、暗物质丰度和中微子质量。与以前实现的不对称暗物质，该模型允许范围广泛的暗物质质量，从千电子伏到10 TeV。特别是，非常轻的暗物质可以在不违反实验限制的情况下被容纳。我们讨论了我们的模型，突出有趣的现象学的可能性的几个变种。其中之一是，晚期衰变重新填充了对称的暗物质成分，提供了一种新的机制，可以在当前时期产生大的湮灭率，并允许混合的暖/冷暗物质。在第二种情况下，暗物质与活跃的中微子混合，从而提出了一种独特的方法，通过稀薄生成来填充无菌中微子暗物质。在后期，振荡和暗物质衰变导致有趣的间接探测信号。
2011-02-14 astro-ph.CO hep-ph
