Thermal Production of Axino Dark Matter
Kiwoon Choi
我们讨论了轴子超多重态的低能有效相互作用的某些特征，这些特征与轴子宇宙学有关，并研究了早期宇宙中轴子热产生的含义。
We discuss certain features of the low energy effective interactions of axion supermultiplet, which are relevant for axino cosmology, and examine the implication to thermal production of axino in the early Universe.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Axino dark matter and baryon number asymmetry production by the Q-ball decay in gauge mediation
我们研究了规范介导的超对称破缺中Q球衰变到轴子暗物质的过程。在我们的方案中，Q球主要衰变为核子，部分衰变为轴子，分别解释了宇宙的重子不对称性和暗物质。Q球在大爆炸核合成之前就衰变了，所以它不受衰变的影响。我们展示了实现这种情况的参数的区域。
Axino Dark Matter in Moduli-induced Baryogenesis
我们考虑大R宇称破坏（RPV）的轴子暗物质。在模主导宇宙中，轴子是通过热或非热的方式产生的，然后衰变后期的模稀释了轴子密度，从而得到了解释当前暗物质的丰度。与此同时，重子不对称性是由于模诱导的重子生成通过大的RPV产生。尽管RPV很大，但Axino在宇宙学上是稳定的，因为它的衰变速率受到轴子衰变常数、重夸克质量或运动学的抑制。
Thermal production of axino Dark Matter
我们重新考虑了早期宇宙中axino的热产生，增加了：a）axino相互作用中的遗漏项; b）通过热质量允许的胶子衰变运动学产生; c）重新加热的精确建模。我们发现了一个比以前计算的大几倍的轴突丰度。
The Cosmological Axino Problem
我们重新审视宇宙学的超对称QCD轴子，突出存在一个严重的宇宙学axino问题，是完全类似的引力子问题overclosure通过热生产。一般的分析意味着，在没有非自然的微调或隔离的情况下，QCD轴子的质量大于或等于引力子的质量。因此，热引力子和QCD轴子产生的边界在参数空间中是互补的，并且一起提供了暴胀后再加热温度的一个相当严格的极限，对于f_a = 10^9 - 10^12 GeV的轴子衰变常数，T_R < 10^3 - 10^6 GeV。基于这一结果，我们探讨了低T_R下引力子LSP和轴子NLSP的宇宙学，并提出了暗物质的三种现实方案。
Thermal Production of Axinos in the Early Universe
我们计算了超对称QCD中的热轴子产生率到规范耦合的首阶。利用硬热圈重算和Braaten-Yuan公式，我们得到了一个考虑德拜屏蔽的规范不变的热夸克-胶子-方-胶子等离子体的有限结果。假设轴子是最轻的超对称粒子，并且由于R-宇称守恒而稳定，计算了早期宇宙中热反应产生的残余轴子密度。通过与WMAP结果的比较，我们发现，轴子可以提供冷暗物质的主要部分，例如，轴子质量为100 keV，再加热温度为10^6 GeV。
Axino dark matter from thermal production
轴突是宇宙中暗物质的一个有希望的候选者。它是电中性和色中性的，非常弱的相互作用，并且可能是-正如本研究所假设的-最轻的超对称粒子，对于不间断的R宇称是稳定的。在标准模型的超对称扩展中，强CP问题通过佩西-奎因机制解决，轴子自然作为轴子的费米子超伴子出现。计算了超对称QCD中轴子的热产生率。利用硬热圈重算，我们得到了一个考虑德拜屏蔽的规范不变的热夸克-胶子-方-胶子等离子体的有限结果。估算了暴胀后热散射的遗迹轴子丰度。我们发现热产生的轴子可以提供冷暗物质的主要部分，例如，轴子质量为100 keV，再加热温度为10^6 GeV。
Effective interactions of axion supermultiplet and thermal production of axino dark matter
我们讨论了轴子超多重态的有效相互作用，这对分析超对称轴子模型的宇宙学方面可能是重要的。与axino宇宙学有关，为了正确分析早期宇宙中axino的热产生，必须仔细区分Wilson axino-gluino-gluon耦合、1 PI axino-gluino-gluon振幅和PQ反常系数这三个看似相似但基本不同的量。然后我们注意到，在能量标度p处，在M_Φ< p < v_{PQ}范围内，除了众所周知的p/（16π^2 v_{PQ}）抑制外，1 PI轴-胶子-胶子振幅还被（M_Φ^2）/（p^2）抑制，其中M_Φ是模型中最重的PQ荷电和规范荷电物质超多重态的质量，它可以远低于PQ标度v_{PQ}。结果表明，在T>M_Φ时，轴子的产生主要是物质超多重态产生，而不是规范超多重态产生。但当M_Φ v_{PQ}时，轴子的产生速率大大降低，这将使随后的宇宙学发生重大改变。这在超对称DFSZ模型中是最显著的，其中M Φ对应于弱标度附近的Higgsino质量，然而在KSVZ模型中也可能有类似的缩减。我们评估了DFSZ和KSVZ模型的遗迹轴子密度，同时包括涉及最重的PQ荷电和规范荷电物质超多重态的过程中的轴子生产。
Axino abundances in high-scale supersymmetry
我们考虑了在高尺度超对称中轴子暗物质的热产生，其中除轴子外的所有超伴子都比最大温度和再加热温度重。在这种情况下，轴子主要是由膨胀后的早期宇宙中热等离子体中SM粒子的散射成对产生的。我们发现在Kim-Shifman-Vainstein-Zakharov（KSVZ）模型中，轴子对产生的热平均散射截面由$\langleσv\rangle \propto T^4$给出，而在Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitski（DFSZ）模型中，热平均散射截面不依赖于温度.因此，在早期物质支配期间产生的轴子被熵产生稀释，因此轴子丰度主要由再加热温度决定，与引力子暗物质的情况不同。我们发现，在DFSZ模型中的轴子对的产生开辟了新的参数空间的轴子暗物质，由于非解耦的Higgsino相互作用在树的水平。
Dark matter in supersymmetric models with axino LSP in Randall-Sundrum II brane model
研究了RSII膜模型中的轴子暗物质假说。在CMSSM的框架内，我们假设最轻的中性伴子或Stau是NLSP，而轴伴子的产生只有NLSP衰变的一个贡献。我们发现轴子在宇宙中可以扮演暗物质的角色，并确定了不同的五维普朗克质量值下的轴子质量。对于后者，得到了一个上界
Mixed Axion/Axino Dark Matter in mSUGRA and Yukawa-unified SUSY
在最小超引力（mSUGRA）和汤川统一超对称大统一理论（SUSY GUT）模型中研究了轴子/轴子暗物质（DM），得到了令人惊讶的结果.对于这种类型的情景，遗迹DM丰度有三个组成部分：{ \it i}。）冷轴子，{ \it ii.}}）来自中性伴子衰变的暖轴伴子，以及{ \it iii.}）冷或热产生的轴突。需要超过$10^6$ GeV的再加热温度$T_R$，以解决引力子/大爆炸核合成（BBN）问题，同时还允许通过非热稀薄发生的重子发生。为了获得足够高的再热温度，我们还需要$10^{11}$ - $10^{12}$ GeV量级的高Peccei-Quinn（PQ）破缺标度$f_a$值。
Mixed axion/gravitino dark matter from SUSY models with heavy axinos
我们研究了超对称轴子模型中的暗物质产生率，该模型以质量等级m_引力伴子<< m_中性伴子<< m_轴子为代表。在这样的模型中，人们期望暗物质由轴子/引力子混合物组成。在提出这样一个质量层次可能出现的动机，我们研究暗物质生产的SUSY金-Shifman-Vainshtein-Zakharov（KSVZ）模型，SUSY Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型和混合模型包含KSVZ和DFSZ的贡献。引力伴子可以通过热或非热的方式从axino、saxion或neutralino衰变中产生。我们得到了由于引力子产生过剩而导致的T_R的上界，包括热过程和非热过程。当T_R接近上界时，则暗物质倾向于引力子主导，但当T_R远低于上界时，则轴子主导更为典型，尽管在许多情况下我们发现了可比较的轴子和引力子的混合物。在这类模型中，我们最终期望检测到遗迹轴子，但没有WIMP信号，尽管超对称性最终应该在对撞机上被发现。
Light Axinos from Freeze-in: production processes, phase space distributions, and Ly-$α$ forest constraints
在超对称Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型中考虑了3.5 keV线过剩下7 keV轴子暗物质（DM）的冻结产生.这种7千电子伏DM产生的热浴，在一般情况下，出现在张力与Ly- $α$森林数据，虽然直接比较是不直接的。这是因为Ly- $α$森林约束通常是在常规暖暗物质（WDM）的质量上报告的，其中隐含地假设在WDM粒子解耦后的热浴中发生大的熵产生。冻结在axino DM的相空间分布变化取决于生产过程和axino DM可以缓解紧张的Ly- $α$森林约束。通过求解玻尔兹曼方程，我们首先得到了两体衰变、三体衰变和2对2散射产生的轴子的相空间分布。减少碰撞项和由此产生的相空间分布是有用的研究其他冻结的情况。然后，我们计算得到的线性物质的功率谱，这样的axino DM和直接比较，与传统的WDM的线性物质的功率谱。为了证明现实的axino DM生产，我们考虑与希格斯诺次轻超对称粒子（NLSP）和维诺NLSP的基准点。在Higgsino NLSP情况下，轴子的相空间分布比传统WDM情况下的要冷，因此可以利用超对称DFSZ轴子模型中的弱熵产生来避开最严格的Ly- $α$森林约束.
Thermal inflation, baryogenesis and axions
在以前的论文中，我们提出了一个简单的扩展的最小超对称标准模型，从而产生了热膨胀和重子生成在一个自然的和显着一致的方式。在本文中，我们考虑我们的模型的$λ_ϕ= 0$特殊情况下，这是最小的方式，将一个Peccei-Quinn对称。轴子/平子成为最轻的超对称粒子，具有$m_\axino \sim 1$到$10 \GeV$，并且通常在平子衰变期间过度产生。有趣的是，对于$m_\axino \sim 1 \GeV$、$f_a \sim 10^{11}$到$10^{12} \GeV$和$|μ| \sim 400 \GeV$到$2 \TeV$，暗物质丰度最小化，其丰度与观测到的丰度一致，并且具有大量的轴子和轴子。因此，对于这些值，重子丰度自然与观测到的丰度相匹配。
Axinos as Dark Matter in the Universe
轴子是轴子的费米子超伴子。假设轴子是最轻的超对称粒子，并且由于R-宇称守恒而稳定，我们计算了早期宇宙中热反应产生的残余轴子密度。通过与WMAP结果的比较，我们发现热产生的轴子可以提供冷暗物质的主要部分，例如，轴子质量为100 keV，再加热温度为10^6 GeV。
Quintessential Kination and Thermal Production of Gravitinos and Axinos
研究了由经典指数模型产生的运动主导相位对引力伴子和轴伴子热丰度的影响。我们发现，它们的丰度成为成正比的转变温度从kination辐射时代，因为这个温度是显着低于初始（“再加热”）温度，相对于它们的值在标准宇宙学的丰度下降。在核合成的前夜，当能量密度参数接近其上限时，我们发现：（i）对于不稳定的引力伴子，引力伴子约束完全消失：（ii）如果引力伴子是稳定的，它的热丰度不足以解释宇宙的冷暗物质;（iii）轴子的热丰度可以满足冷暗物质的限制，其初始温度远高于标准宇宙学所要求的温度。本文还提出了一种新的计算低温散射产生轴子速率的方法。
Dark radiation from the axino solution of the gravitino problem
目前对宇宙微波背景的观测可以证实，在原始核合成之后但在光子退耦之前，辐射能量密度有所增加。我们表明，如果引力子问题是解决了一个轻的轴子，暗（去耦）辐射自然出现在这一时期导致一个新的上限的再加热温度T_R < 10^{11} GeV。反过来，成功的热leptogenesis可能预测这样的增加。大型强子对撞机可以支持这个机会。同时，轴子和轴子可以自然形成观测到的暗物质。
Axino Cold Dark Matter Revisited
轴子模型的超对称版本中出现了轴子，它是冷或热暗物质的天然候选者。在这里，我们重新审视轴子暗物质产生的热和非热在最近的发展。首先讨论了几种KSVZ和DFSZ模型中相对于低能轴子的轴子定义。然后，我们回顾和改进的主要QCD生产的计算，以避免非物理的横截面，并根据模型，包括生产通过SU（2）和U（1）相互作用和汤川耦合。
Axinos as Cold Dark Matter
暗物质与我们的粒子物理模型之间的联系仍然是一个悬而未决的宇宙学问题。在这些论文中，我将论证，在具有超对称性和强CP问题的Peccei-Quinn解的模型中，轴子可以成功地成为冷暗物质的候选者。如果它们是锂离子超对称粒子（LSP），它们可以通过热散射和次锂离子超对称粒子（NLSP）的平衡衰变以适当的丰度产生。此外，如果NLSP是带电的，它们的衰变可以帮助我们理解哪一个是LSP，例如在轴子和引力子之间。
Axino dark matter with low reheating temperature
我们研究了轴子暗物质在膨胀后的低再加热温度T_R的区域，并考虑到再加热是一个非瞬时过程。这可能对暗物质丰度产生重大影响，主要是由于暴胀子衰变中的熵产生。我们研究了热和非热生产的axinos的背景下，MSSM与10个自由参数。我们确定的范围内的轴子质量和再加热温度所允许的LHC和其他粒子物理数据在不同的模型的轴子相互作用。我们面对这些限制与宇宙学的约束来观察到的暗物质密度，大结构的形成和大爆炸核合成。我们发现了一些差异的现象学上可接受的值的axino质量和再加热温度相对于以前的研究。特别是，轴子质量的上限变得依赖于T_R，在T_R~10^2 GeV时达到最大值。如果最轻的普通超对称粒子是wino或higgsino，则再加热温度的下限约为10 GeV。我们还表明，在再加热过程中的熵产生影响的最大允许轴子质量和最低值的再加热温度。
Supersymmetric Clockwork Axion Model and Axino Dark Matter
研究了发条轴子超对称化的意义。超对称性确保了萨克斯子和axino具有与发条轴子相同的耦合层次模式。如果我们假设超对称性破缺在发条位置上是普遍的，那么耦合结构就被保留了下来，而萨克斯子和轴子的质量排序可以根据超对称性破缺的尺度而有所不同。当大质量的轴子和轴子迅速衰变时，最轻的轴子可以是稳定的，因此是暗物质的候选者。热产生的轴子暗物质的残余丰度主要取决于正常质量排序中较重轴子的衰变。与传统的axino方案相比，这以指数方式增强了热产额。讨论了一些宇宙学问题。
Axinos as Dark Matter
标准模型的超对称扩展将轴子解纳入强CP问题，必然也包含轴子的费米子伙伴axino。与中性伴子和引力伴子相比，轴伴子的质量一般不属于超光速破缺标度的量级，而且可以小得多。因此，Axino是一个有趣的稳定超伙伴候选人。在前一封信[1]中，当轴伴子通过非热的非平衡中性伴子衰变产生时，它们是宇宙中冷暗物质的天然候选者。在这里，我们扩展了非热生产的研究，包括通过散射和衰变的粒子在等离子体中的竞争热生产机制。我们确定在几十兆电子伏到几个GeV（取决于情况）的范围内的轴子质量对应于冷轴子遗迹，如果再加热温度$\treh$小于约$5\times10^4\gev$。在较高的$\treh$和较低的质量，轴可以构成温暖的暗物质。在轴子作为遗迹的情况下，引力子问题找到了一个自然的解决方案。标准模型光谱中最轻的超伴子在高能探测器中保持有效稳定，但可能是中性的或带电的。通常对最轻的中性伴子的残余丰度的高度限制性约束$\abundchi\lsim1$变得无效。
Is the ee gamma gamma+ Missing E(T) Event an Evidence of the Light Axino?
我们指出，如果Peccei-Quinn对称性破缺标度$F_a$在强子轴子窗口（$F_a\sim 10^6$ GeV）的范围内，CDF实验中的ee $γγ+/\!\!\!\! E_T$事件可以自然地用轻轴子的无标度超引力模型来解释.我们还强调，强子轴子窗口仍然幸存的星系际光子搜索，因为大熵产生由于Polonyi场的衰变产生了大量的宇宙轴子密度的稀释。
Determining Reheating Temperature at LHC with Axino or Gravitino Dark Matter
在暴胀膨胀一段时间后，宇宙重新加热，并在重新加热的温度下达到完全的热平衡。在这个演讲中，基于论文，arXiv：0710.3349，我们指出，在有效的低能超对称模型的背景下，LHC测量可以让人们确定再加热温度作为假设为轴子或引力子的暗物质粒子质量的函数。还可以推导出它们的质量和再加热温度的上限。
Thermal gravitino and axino rate from AutoTherm
本文使用新工具 AutoTherm 从第一性原理热场论重新计算热引力微子和轴微子产生率，提出调谐方案解决严格领头阶在软动量下的负率问题，并给出新的可靠拟合，揭示重求和方案选择带来约 1.5-3 倍的理论不确定性。
Gravitino and Axino SuperWIMPs
其他超对称粒子衰变后期产生的引力伴子和轴伴子是暗物质的候选者，它们的实验证据与其他标准候选者非常不同，就像在类似的超对称模型中热产生的中性伴子一样。特别是，带电的slepton可能因为其寿命的长度而显得稳定。在大型强子对撞机（LHC）和未来的国际直线对撞机（ILC）上直接产生这样的粒子不仅可以给出超对称性的明确标志，而且也是暗物质的第一个非引力证据。
SO(10) SUSY GUTs, the gravitino problem, non-thermal leptogenesis and axino dark matter
基于规范群SO（10）的简单超对称大统一模型除了规范耦合和物质统一外，还需要t-b-τ汤川耦合统一。汤川耦合统一放置在预期的超粒子质谱强约束，标量质量\sim 10 TeV，而高吉诺质量相当轻。所有超引力模型的一个共同问题来自于早期宇宙中引力子的过度产生：如果引力子是不稳定的，那么它们的后期衰变可能会破坏大爆炸核合成的预测。我们提出了一个Yukawa统一的SO（10）超对称大统一理论方案，该方案避免了引力子问题，通过非热稀薄生成产生了正确的物质-反物质不对称性，并且与WMAP测量的冷暗物质丰度一致，这是由于轴子LSP的存在。为了保持Yukawa统一的超对称模型的宇宙学一致性，我们需要再热温度T_R \sim 10^6-10^7 GeV，轴子质量约为\sim 0.1-10 MeV，PQ破缺标度f_a \sim 10^{12} GeV。
Thermal leptogenesis and the gravitino problem in the Asaka-Yanagida axion/axino dark matter scenario
成功地实现热稀薄发生需要膨胀后的再加热温度T_R超过~2 \times 10^9 GeV。如此高的T_R值通常会导致早期宇宙中引力子的过度产生，这将引起主要与BBN约束的冲突。Auburn和Yanagida（AY）提出，如果采用质量等级m（sparticle）>m（gravitino）> m（axino），m（axino）keV，则这两个问题可以在Peccei-Quinn增广MSSM（PQMSSM）的上下文中得到调和。我们计算了AY方案中混合轴子/轴子暗物质的残余丰度，并研究了在什么条件下可以产生足够的热稀薄生成T_R值。高的PQ破缺尺度fa可以抑制轴子的产生，而小的真空失准角θ i可以抑制轴子的产生。大的f_a值导致中性伴子的衰变较晚。为了避免BBN的限制，AY方案需要低的中性伴子热丰度和高的中性伴子质量值。我们把晚期衰变的萨克逊介子的熵产生包括在内，发现萨克逊介子通常至少要比引力子重几倍。一个可行的AY方案表明，LHC应该发现一个与弱尺度超引力相一致的超对称粒子谱;表观中性伴子丰度很低;应该出现一个可能的轴子探测信号（可能具有亚微电子伏特范围内的m_axion），但不应该观察到WIMP暗物质的直接或间接信号。
Cosmology of the DFSZ axino
我们研究了超对称DFSZ轴子模型的宇宙学影响。扩展最近的工作，我们首先提供了一个全面的分析热生产的DFSZ axino考虑所有可能的散射，衰变和逆衰变过程取决于各种质量参数和再热温度。虽然DFSZ轴伴很难达到热平衡，但它的耦合仍然足够大，可以产生巨大的轴伴布居数，从而形成过剩的中性伴密度。我们检查中性伴子参数空间，以确定暗物质属性取决于Peccei-Quinn标度。当Peccei-Quinn标度变高导致轴子寿命变长时，中性伴暗物质出现在较轻的类希格斯诺LSP区域或更受限制的类比诺LSP区域，允许通过CP-奇希格斯玻色子共振湮灭以满足更强的再湮灭。
Coupled Boltzmann calculation of mixed axion/neutralino cold dark matter production in the early universe
我们计算了混合轴子/中性伴子冷暗物质的残余丰度，它出现在R-宇称守恒超对称（SUSY）模型中，其中强CP问题由Peccei-Quinn（PQ）机制与一个concommitant轴子/轴子/axino超多重态解决.通过数值求解耦合波尔兹曼方程，我们包含了1的综合影响。热axino生产级联衰变到一个neutralino LSP，2。热saxion生产和生产通过相干振荡随着级联衰变和熵注入，3。热中性伴子的产生和再湮灭后的axino和saxion衰变，4。引力子的产生和衰变;轴子的产生都是热的和通过振荡。对于标准中性伴子热丰度太高的超对称模型，我们发现超对称PQ粒子的综合效应不足以将中性伴子丰度降低到其测量值，同时尊重来自BBN的晚衰变中性粒子的边界。然而，标准中性伴子丰度不足的模型现在可以允许中性伴子或轴子支配暗物质，而且，这些模型可以允许PQ破缺标度f_a被推高到10^{14}-10 15} GeV的范围，这是弦论模型通常预期的范围。
Neutralino dark matter from heavy axino decay
我们认为宇宙学的后果，一个沉重的轴子，衰变到中性的R-宇称守恒模型。轴子衰变对中性伴子暗物质丰度的重要性和影响取决于轴子的寿命和能量密度。在暴胀后的高再加热温度下，大量产生的轴中微子支配着宇宙的能量密度，它的衰变产生了大量的熵。作为奖励，我们得到的再加热温度的上限膨胀后，通过引力子衰变可以缓和，因为熵产生的轴子衰变或多或少稀释引力子。
Axino dark matter from Q-balls in Affleck-Dine baryogenesis and the $Ω_b - Ω_{DM}$ coincidence problem
我们发现，$Ω_b - Ω_{DM}$巧合可以自然地解释在一个框架中，轴子冷暗物质主要是在非热过程中产生的，涉及在阿弗莱克Dinebaryogenesis中形成的Q-球衰变。在这种方法中，$Ω_b$和$Ω_{DM}$之间的相似性是轴突质量的（亚）GeV尺度的直接结果。
Entering the Era of Measuring Sub-Galactic Dark Matter Structure: Accurate Transfer Functions for Axino, Gravitino & Sterile Neutrino Thermal Warm Dark Matter
本文针对轴子微子、引力微子与惰性中微子等热温暗物质模型，首次计算自旋3/2粒子的转移函数，并修正了自旋1/2粒子的转移函数拟合，为当前及未来小尺度结构约束提供更精确的理论预测。
Axino - New Candidate for Cold Dark Matter
当标准模型的超对称扩展与强CP问题的佩西-奎因解结合时，必然也包含轴子，轴子的费米子伙伴。与中性伴子和引力伴子相比，轴伴子的质量一般不属于超对称性破缺标度的量级，而且可以小得多。因此，Axino是一个有趣的稳定超伙伴候选人。当它们通过非热的非平衡中性伴子衰变或通过等离子体中粒子的散射和衰变通过竞争热产生机制产生时，轴伴子是宇宙中冷暗物质的天然候选者。如果再加热温度T_R小于约5 \times 10^4 GeV，则我们将几十MeV到几GeV（视情况而定）范围内的轴子质量确定为对应于冷轴子遗迹。在较高的T_R和较低的质量下，轴子可以构成温暖的暗物质。在轴子作为稳定遗迹的情况下，引力子问题找到了一个自然的解决方案。标准模型光谱中最轻的超伴子在高能探测器中保持稳定，但可能是中性的或带电的。通常对最轻中性伴子的残余丰度的限制条件Omega*h^2<1并不成立。
Axino Light Dark Matter and Neutrino Masses with R-parity Violation
出于最近观察到的511 keV $γ$ -射线线发射的银河系隆起和解释它的光暗物质粒子的衰变，我们认为轻axino的质量可以在1-10 MeV的范围内，特别是在规范介导的超对称性破缺模型的背景下。我们讨论了轻轴子暗物质的产生过程和宇宙学约束。结果表明，双线性R宇称违反项提供了一个适当的轴子和中微子混合，使得轻轴子主要衰变为$e^+ e^- ν$ .我们指出，相同的双线性R-宇称违反一贯给两个所需的解释所观察到的511 keV的$γ$ -射线和中微子质量和混合的轴子的寿命。
Reconciling thermal leptogenesis with the gravitino problem in SUSY models with mixed axion/axino dark matter
成功实现热稀薄生成需要再加热温度T_R \agt 2 \times 10^9 GeV，这显然与具有TeV尺度引力子的超对称模型相冲突，后者需要更低的T_R以避免大爆炸核合成（BBN）约束。我们发现，混合轴子/轴子暗物质可以在m_{\tG} \agt为30 TeV、具有相当高的Peccei-Quinn破缺标度和初始失准角θ i < 1的模型中协调热稀薄生成和引力子问题.我们计算了轴子和轴子暗物质生产从四个来源，并施加BBN约束的长寿命引力子和中性子。此外，我们讨论了几个超对称模型，自然有几十TeV的数量级的引力子质量。我们发现，在汤川统一超对称性和AMSB与一个葡萄酒般的最轻的neutralino难以调和。然而，T_R \sim 10^{10}-10 12} GeV可以很容易地在有效超对称性和基于混合模异常调解的模型中实现。这种情况的后果包括：1.大型强子对撞机超对称性的发现应该与具有大引力子质量的超对称性模型相一致。表观中性伴子残余丰度Ω_{ \tz_1 }h^2 \alt 1，3.不应发现WIMP直接或间接检测信号，以及4.轴子质量应小于\sim 10^{-6} eV，略低于微波腔轴子探测实验探索的常规范围。
Dark Matter Candidates - Axions, Neutralinos, Gravitinos, and Axinos
暗物质的存在为超越标准模型的物理学提供了强有力的证据。用佩切-奎因对称和/或超对称扩展标准模型，引人注目的暗物质候选者出现了。对于轴子，中性伴子，引力子，和axino，我审查原始生产机制，宇宙学和天体物理学的限制，实验搜索，和实验鉴定的前景。
Neutralino, axion and axino cold dark matter in minimal, hypercharged and gaugino AMSB
基于反常介导超对称破缺（AMSB）的超对称模型通常会产生一个中性的wino作为WIMP冷暗物质（CDM）的候选者，其热丰度远低于测量值。在这里，我们调查了四个方案，以调和AMSB暗物质与测量丰度：1。由于标量场（{ \it e.g}模量）的衰减而产生的非热wino，2.非热wino生产由于衰变的引力子，3。非热wino生产由于重axino衰变，和4。轴子LSP的情况，其中CDM的大部分由轴子和热产生的轴子组成。在情况1和2中，我们期望wino CDM构成整个测量的DM丰度，并且我们调查wino样WIMP的直接和间接检测率。Wino直接探测率可以很大，更重要的是，从下面限定，使得吨级稀有液体探测器应该访问m_{\tz_1} \alt 500 GeV的所有参数空间。通过中微子望远镜和太空宇宙射线探测器的间接wino探测率也很高。在情况3中，DM将由轴子加维诺混合物组成，其确切比例非常依赖于模型。在这种情况下，轴子和类似wino的WIMP都有可能被实验检测到。在案例4中，我们计算出宇宙膨胀后的再加热温度。在这种情况下，没有直接或间接的WIMP信号应该看到，虽然直接检测遗迹轴子可能是可能的。对于每一个DM的情况下，我们显示的最小AMSB模型的结果，以及超荷和gaugino AMSB模型。
Colder Freeze-in Axinos Decaying into Photons
我们指出，在超对称Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky模型中，7 keV的轴子暗物质（DM）可以同时再现3.5keV的X射线过剩，并且可以避开Ly-alpha森林数据的严格限制. Peccei-Quinn对称性破缺自然地产生具有最小SUSY标准模型粒子的轴子相互作用和RPV相互作用。RPV相互作用引入了轴子-中微子混合，并提供了轴子DM作为无菌中微子DM的变体，其衰变为单色光子可以通过X射线观测检测到。另一方面，Axinos是由热粒子的冻结过程以及无菌中微子的Dodelson-Widrow机制产生的。由此产生的相空间分布往往比费米-狄拉克分布更冷。晚期萨克逊衰变所产生的固有熵使axino更冷。线性物质功率谱甚至满足来自Ly-alpha森林数据的最新和最强的约束。
Determining Reheating Temperature at Colliders with Axino or Gravitino Dark Matter
在暴胀膨胀一段时间后，宇宙再加热，并在再加热温度T_R处达到完全热平衡。在这项工作中，我们指出，在有效的低能超对称模型的背景下，LHC测量可以允许一个确定T_R作为一个函数的暗物质粒子的质量假设是一个轴子或引力子。还可以导出它们的质量的上限。
Axinos as Dark Matter Particles
在我们的粒子物理模型中，暗物质的识别仍然是一个非常开放的问题。在这里，我们将认为，axinos可以成功的暗物质的候选人模型与超对称性和强CP问题的轴子解决方案。Axinos可以是最轻的超对称粒子（LSP），也可以比LSP重。Axinos可以通过热散射以适当的丰度产生，如果它们是LSP，也可以通过SM场（LSPSM）的最轻超伙伴的平衡衰变产生。另一方面，较重的（非LSP）轴伴子可以产生一部分中性伴子LSP暗物质。根据超对称光谱的性质，如果R宇称是严格守恒的或稍微破缺的，那么在对撞机和天体物理学中可能会出现非常不同的LSP轴突场景信号。
Supersymmetric Dark Matter Candidates - The Lightest Neutralino, the Gravitino, and the Axino
在标准模型的超对称扩展中，最轻的中性伴子、引力伴子和轴伴子可以作为最轻的超对称粒子出现，并因此为我们宇宙中的非重子暗物质提供了令人信服的解释。对于这些暗物质的候选人，我审查的原始生产机制，宇宙学的限制，和实验鉴定的前景的现状。
Cosmological consequences of Yukawa-unified SUSY with mixed axion/axino cold and warm dark matter
在M_{GUT}上进行t-b-τYukawa统一的超对称模型定性地预言了一个包括3- 15 TeV尺度的第一代和第二代标量、（几）TeV尺度的第三代标量和亚TeV范围的胶子的s粒子质谱。这些模型中的中性伴子遗迹密度通常远高于测量的暗物质丰度，这促使人们提出暗物质是由轴子/轴伴子混合物组成的建议。我们探讨的轴子和热和非热axino暗物质丰度Yukawa统一超对称模型。我们在这种情况下发现{ \it i}）。Peccei-Quinn对称性破缺标度f_a \sim 10^{12} GeV是有利的，{ \it ii}）.如果大统一理论尺度标量质量\sim为10-15 TeV，那么宇宙的再加热温度T_R就可以达到T_R \agt 10^6 GeV。这反过来又允许解决引力子/大爆炸核合成问题，同时也允许通过非热瘦生来进行重子生成。关于b \to sγ和B_s \to μ^+μ^衰变的数据也支持Yukawa统一模型的大标量质量。这种情况下的可测试的后果包括各种强大的LHC签名，在轴子搜索实验中可能的轴子检测，但直接和间接的WIMP搜索实验结果为空。
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。
SUSY dark matter and the LHC
弱尺度超对称性是标准模型的一个非常有意义的扩展，它有很强的数据支持。它提供了几个可行的暗物质候选者：最轻的中性伴子（WIMP），引力伴子和轴子/轴伴子超多重态。LHC即将启动在大型强子对撞机上发现的超对称性将大大有助于建立暗物质的性质。我提出的论点，为什么主要是轴子冷暗物质是一个更好的适合超对称模型比neutralinos。我还认为，基于SO（10）和混合轴子/轴子冷暗物质的汤川统一超对称大统一理论是非常令人信服的，并提出了在大型强子对撞机上产生胶子对的独特特征。
Mixed axion/neutralino dark matter in the SUSY DFSZ axion model
我们研究混合轴子/中性伴子冷暗物质生产的超对称性DFSZ轴子模型的轴子超场耦合到希格斯超场。我们计算了各种各样的axino和saxion衰变模式，以及它们的衰变温度，热和非热生产率。对于具有类希格斯诺暗物质（DM）标准丰度不足（SUA）的SUSY基准模型，我们发现当PQ标度fa < 10^{12} GeV时，DM丰度主要由轴子组成，因为在标准中性伴子冻结之前发生了saxion/axino衰变，因此其丰度仍然被抑制。当能量为10^{12}<~ f_a<~ 10^{14} GeV时，在中性伴子冻结后才发生氙子/轴伴子衰变，因此中性伴子的丰度因衰变产生和随后的再湮灭而增加。当f_a>~ 10^{14} GeV时，中性伴子暗物质和暗辐射都产生过剩.对于明智的参数选择，这些可以被抑制和合并的中性伴子/轴子丰度带来符合测量值。一个具有双DM标准过剩丰度（SOA）的超对称基准模型也被检验，但由于f_a<~ 10^{15} GeV的中性伴子DM丰度太大，通常仍被排除在外。在fa>~ 10^{15} GeV和更低质量的saxion时，saxion衰变产生的大熵可以稀释所有的遗迹，SOA模型在所有约束条件下都是成立的。
Dark matter in the Kim-Nilles mechanism
Kim-Nilles机制将$μ$项与轴子尺度$f_a$联系起来，导致$μ/f_a$级的轴-希格斯-汤川耦合。这可能会带来危险的热产生axinos。如果轴子是稳定的，它的质量必须小到${\cal O}$（0.1 keV），或者再热温度应该低于${\cal O}$（10 GeV），取较低的轴子尺度$10^{10}$ GeV，这样才不会使宇宙过于接近。如果轴子衰变为中性伴子，如果湮灭率为$10^{11}$ GeV以上的$10^{-8}{GeV}^{-2}$量级，则过度产生的中性伴子可以适当地重新湮灭，使观测到的暗物质密度饱和。因此，具有相当大的比诺混合物的最轻的类希格斯诺超对称粒子成为一个很好的暗物质候选者，其核子截面为$10^{-45}$ cm $^2$。
Mainly axion cold dark matter in the minimal supergravity model
我们研究的最小超引力（mSUGRA）模型的假设下，强CP问题是解决的Peccei-Quinn机制。在这种情况下，遗迹暗物质（DM）丰度由三个组分组成：{ \it i}）。冷轴子，{ \it ii}）。来自中性伴子衰变的暖轴伴子，以及{ \it iii}）。冷或热产生的轴突。为了维持足够高的再热温度（T_R \agt 10^6 GeV），以使许多重子发生机制发挥作用，我们发现DM的主体应该由冷轴子组成，而冷热轴子的混合应该相当轻微，质量为\sim 100 keV的非常轻的轴子。对于mSUGRA与主要轴子冷DM（CDM），最DM优选的参数空间区域正是那些最不优选的中性伴子DM的情况下。因此，相当不同的超对称性签名预计在大型强子对撞机的情况下，主要是轴子CDM的mSUGRA相比，中性子CDM的mSUGRA。
Leptonic signatures for SUSY at the LHC
大多数弱尺度超对称（SUSY）模型预测了CERN LHC中SUSY物质的可观测产生率。超对称对撞机事件中可能存在大量的喷流、孤立轻子和非孤立轻子以及缺失的E_T。首先讨论了混合轴子/轴子与中性伴子冷暗物质在超对称模型中的优点，然后我调查了在LHC通过轻子签名检测超对称物质的前景。在mSUGRA范式模型中，胶子和夸克的级联衰变应该产生高速率的多喷注加多轻子事件，允许探测m_{\tg} \sim 3（1.8）TeV的值，以获得积分亮度为100 fb^{-1}的\simeq m_{\tg}（m_{\tq} \gg m_{\tg}）。在参数空间的有限区域内，直接产生高吉诺和斯莱普通也是可能的。即使在LHC运行的第一年，在多μ子加喷流通道（不切割缺失的E_T）中的可观测信号也可以在有趣的参数范围内出现。高度动机汤川统一超对称模型-其中的暗物质预计是混合的轴子/axino类型-应该可能是可测试的，在第一年的大型强子对撞机运行，由于大速率的胶子对生产其次是级联衰变。
Explosive Axion Production from Saxion
本文详细研究了超对称轴子模型中的轴子动力学及其对轴子产生的影响。我们发现，轴子的生产是非常有效的时，saxion振荡幅度远大于Peccei-Quinn标度，由于穗状行为的有效轴子质量。我们还考虑了axino生产和几个宇宙学的后果。讨论了从介子和轴子的非线性动力学中探测引力波的可能性。
Collider, direct and indirect detection of supersymmetric dark matter
我们提出了一个概述的超对称搜索，无论是在对撞机实验和通过搜索暗物质（DM）。我们专注于三个DM的可能性在超对称性的背景下：热产生的中性伴子，混合物的轴子和axino，和引力子，并比较和对比信号，可能会预期在对撞机，在直接检测（DD）实验搜索DM遗迹遗留下来的大爆炸，和间接检测（ID）实验旨在检测DM湮灭的产品在太阳内部或星系晕。使用多种策略检测DM粒子提供了互补的信息，可以揭示与暗物质部门相关的新物理学。与mSUGRA模型相比，在mSUGRA模型中，测量到的冷DM遗迹密度将我们限制在主要位于m_0- m_{1/2}平面边缘的特殊区域，如果在仅具有一个附加参数的模型中放松普适性假设，则整个参数平面变得允许。然后，热产生的中性伴子，如果是wino、bino和higgsino成分的混合，或者是调整了质量，使得它们在早期宇宙中的湮灭是希格斯共振增强的，那么这些中性伴子就可能是DM。与最小超引力的一般预测相比，温和的中性伴子通常会提高DD和ID实验的速率。如果DM由轴子（可能与轴子一起）或引力子组成，那么在碰撞束实验中存在检测准稳定的次轻超对称粒子的可能性，如果NLSP带电，但没有DD或ID检测，则会产生特别惊人的后果。混合轴子/轴子DM的例外是轴子的DD是可能的。
Mixed axion-wino dark matter
各种超对称模型产生分裂质谱，其特征在于非常重的标量，但亚TeV的高吉诺，通常与酒样LSP。这样的模型预测热产生的wino一样的WIMP暗物质丰度不足，使非热DM生产机制是必要的。我们研究的情况下，理论与葡萄酒般的LSP增加了一个Peccei-Quinn部门，包括一个axion-axino-saxion超多重态的超对称性KSVZ或超对称性DFSZ模型和/或没有saxion衰变到axion-axino。我们给出了各种情况下PQ破缺尺度f_a的允许范围，这些情况是通过求解必要的耦合玻尔兹曼方程产生的。我们还提出了一个模型的结果与辐射驱动的自然，但与葡萄酒一样的LSP。
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。
Quintessential Kination and Thermal Production of SUSY e-WIMPs
研究了由经典指数模型产生的动能主导相对超对称（SUSY）极端弱相互作用大质量粒子（e-WIMPs）热丰度的影响.当核合成前夕的能量密度参数接近其上界时，我们发现：（i）不稳定引力子完全不受引力子约束，（ii）稳定引力子的热丰度不足以解释宇宙中的冷暗物质;（iii）轴子的热丰度可以满足冷暗物质的约束，其初始（"再加热“）温度值远高于标准宇宙学所要求的温度。
Phenomenology of quintessino dark matter -- Production of NLSP particles
在五分之一作为暗物质粒子的模型中，暗物质和暗能量统一在一个超场中，其中五分之一的动力学驱动宇宙加速，而它的超伙伴五分之一构成宇宙的暗物质。这个方案预言了长寿命的$\tildeτ$作为下一个最轻的超对称粒子的存在。本文研究了探测高能宇宙中微子与地球物质相互作用产生的$\tildeτ$的可能性。通过详细的计算，我们发现在有效面积为$1 km^2$的探测器上，事件发生率为每年一个到几百个。本文的研究同样适用于引力子或轴子暗物质粒子模型。
Thermal inflation and baryogenesis in heavy gravitino scenario
我们提出了一个热膨胀模型，将阿弗莱克-丁leptogenesis在重引力子/模的情况下，解决了模诱导引力子的问题，同时产生正确的重子不对称性和遗迹暗物质密度。该模型涉及两个由超对称破缺相关的辐射修正稳定的单重态平坦方向，一个方向产生希格斯μ和B参数，另一个方向产生自发轻子数破坏的标度。暗物质是由最轻的平子提供的，如果模型假设具有U（1）_{PQ}对称性以解决强CP问题，则可以将其识别为轴子。我们推导出该模型满足来自大爆炸核合成和暗物质丰度的各种宇宙学约束的条件。
Dark radiation and dark matter in supersymmetric axion models with high reheating temperature
最近对宇宙微波背景、大尺度结构和大爆炸核合成（BBN）的研究显示出额外辐射的趋势。在超对称强子轴子模型的框架内，我们探讨了两个高再加热温度的情况下，可以解释一致的额外辐射和冷暗物质（CDM），后者驻留在引力子或轴子。在引力子CDM的情况下，来自热介子衰变的轴子在BBN之前已经提供了额外的辐射，而具有宇宙学所需的TeV尺度质量的轴子衰变可以产生额外的熵。在轴子CDM的情况下，宇宙学的约束是尊重轻eV尺度axino和弱尺度引力子衰变成轴子和axino。这些衰变导致后期额外的辐射，可以与早期的贡献共存。最近普朗克卫星探测到的结果是在晚些时候的额外辐射，因此这两种情况都有。进一步的测试是在ADMX上寻找轴子，在LHC上寻找超对称粒子。
Non-Thermal Production of Wino Dark Matter via the Decay of Long-Lived Particles
我们考虑超对称模型中，中性威诺是最轻的超粒子（LSP），并研究的可能性，非热产生的威诺发挥的作用，暗物质。如果威诺质量小于2.9 TeV，那么威诺的热遗迹密度将小于暗物质目前的质量密度;然而，即使威诺质量较小，如果威诺是由外来粒子衰变产生的非热产物，那么它也可能是暗物质的主要成分。为了详细研究这种可能性，我们进行了一个精确的计算Wino的质量密度产生的外来粒子衰变，考虑到以下影响：（i）带电和中性Winos之间的共湮灭，（ii）Sommerfeld效应对Winos的对湮灭截面。我们考虑几个动机良好的情况下，异国情调的粒子对应于宇宙学模场，引力子，或axino，并讨论这些情况下的威诺LSP的含义。
Stau detection at neutrino telescopes in scenarios with supersymmetric dark matter
我们研究了在冰立方中微子望远镜上探测地球内部通过高能中微子的非弹性散射产生的长寿命态。在两种情况下计算了态通量的理论预测，其中长寿命态的存在与可行的超对称暗物质自然相关。也就是说，我们考虑的情况下，与superWIMP（引力子或轴子）和中性伴暗物质（沿共湮灭区）。在这两种情况下的最大值的stau通量原来是约1事件/年的地区与轻stau。这与轻引力子一致，其质量受到上限的限制，范围从0.2到15 GeV，取决于Stau质量。同样，它与质量约为1 GeV的轴子和100 GeV量级的非常低的再加热温度兼容。在中性伴子暗物质的情况下，这有利于具有低tan（β）值的区域，对于该区域，中性伴子-斯陶共湮灭区域在斯陶质量的较小值下发生。最后，我们研究的情况下，一般的超引力理论，并显示如何为特定的选择非通用的软参数的预测STAU通量可以适度增加。
A simple model for particle physics and cosmology
我们提出了一个简单的扩展的最小超对称标准模型通过引入一个规范单态除了右手中微子。该模型利用Pecci-Quinn对称性解决了强CP问题，解释了左手中微子质量和MSSM $μ$ -参数的起源.它还以一种非常一致的方式产生了热膨胀、重子生成和暗物质。有趣的是，热膨胀对模问题的解决严格地限制了轴子耦合常数和平坦子衰变温度分别为$f_a \sim 10^{12} \GeV$和$T_\mathrm{d} \sim 100 \MeV$。在这种情况下，模型参数很可能给出目前合适的重子不对称性和暗物质。暗物质的主要成分预计是轴子，其质量几乎固定在$1 \GeV$左右。
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
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