Axion Bose-Einstein Condensation: a model beyond Cold Dark Matter
如果轴子热化,冷的暗物质轴子就会形成玻色-爱因斯坦凝聚体。最近,人们发现当光子温度达到T ~ 100 eV(f/10^1/2GeV)^1/2时,它们确实会热化,而且此后它们会继续热化。我们讨论了轴子BEC和CDM在密度微扰演化的线性区和非线性区的区别。我们发现,轴子BEC提供了一个机制,生产净整体旋转的暗物质晕,并为宇宙微波各向异性多极的排列。
2010-04-15 astro-ph.CO hep-ph
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
Axion cold dark matter in non-standard cosmologies
本文研究了大爆炸核合成前两种具有非标准热历史的宇宙学场景中冷暗物质轴子的参数空间:低温再加热(LTR)宇宙学和动能宇宙学。如果Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中破裂,我们发现LTR宇宙学中允许的参数空间比标准宇宙学中更多,而在Kination宇宙学中更少。相反,如果Peccei-Quinn对称性在暴胀后破缺,Peccei-Quinn标度将比LTR宇宙学中的标准标度高出几个数量级,而比Kination宇宙学中的标准标度低。我们表明,轴子速度色散可以用来区分这些非标准的宇宙学。因此,轴子冷暗物质可能是大爆炸核合成之前宇宙历史的一个很好的探测器。
2009-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Mainly axion cold dark matter from natural supersymmetry
通过避开超对称(自然超对称或SUSY)的电弱和QCD部分的微调,并通过调用SUSY μ问题的Kim-Nilles解决方案,我们得到了这样的模型,其中暗物质由轴子和类希格斯诺WIMP的混合物组成。在佩西-奎因破缺标度f_a~ 10 ^9 -10^{12} GeV的大范围内,我们可以预期大约有90-95%的轴子暗物质。在这种情况下,可以预期轴子和WIMP直接检测。
2015-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Photons in a cold axion background and strong magnetic fields: polarimetric consequences
在这项工作中,我们分析了光子在一个环境中的传播,其中一个强磁场(垂直于光子动量)与振荡冷轴子背景预期的特点,从暗物质中的星系晕共存。定性地说,组合背景的主要作用是在两个光子偏振和轴子之间产生三路混合。有趣的是,尽管光子与冷轴子背景的相互作用非常弱,但它的效应在参数空间的某些区域与来自磁场的效应竞争。我们确定(一个合理的简化)适当的频率和本征向量,以及相应的光子椭圆率和诱导旋转的偏振平面,既依赖于磁场和局域密度的轴子。我们还评论的可能性,一些预测的影响可以测量在光学桌面实验。
2015-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Axion Bose-Einstein Condensation
QCD轴子是冷暗物质的一个很好的候选者。冷轴子是在早期宇宙中通过真空重排列、轴子弦衰变和轴子畴壁衰变产生的。我们发现,冷轴子通过它们的引力自相互作用热化,并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。因此,轴子暗物质的行为与其他提出的暗物质形式不同。差异是可以观察到的。
2017-06-23 astro-ph.CO hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场(如中子星磁层中的磁场)存在下,冷暗物质(CDM)轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜,如SKA(平方公里阵列)可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
ADMX SLIC: Results from a Superconducting LC Circuit Investigating Cold Axions
轴子是一种很有希望的冷暗物质候选者。在磁场存在的情况下,利用轴子到光子的转换来探测轴子的晕圈镜是微波腔搜索的基础,例如轴子暗物质实验(ADMX)。为了寻找更轻,低频轴子在子$2\times10^{-7}$ eV(50 MHz)的范围内,一个可调集总元件LC电路已被提出。首次通过ADMX SLIC(Superconducting Lc circuit Investigating Cold Axions),利用谐振LC电路探测了这一区域的轴子质量耦合空间。该探测器采用压电驱动电容调谐的超导LC电路。分别在4.5 T、5.0 T和7.0 T的磁场下覆盖轴子质量和相应的频率范围$1.7498 -1.7519 \times10^{-7}$ eV(42.31 - 42.36 MHz)、$1.7734 - 1.7738 \times10^{-7}$ eV(42.88 - 42.89 MHz)和$1.8007 - 1.8015 \times10^{-7}$ eV(43.54 - 43.56 MHz)。列出了检索数据中关于低于$10^{-12} \text{GeV}^{-1}$的偶联的排除结果。
2019-11-13 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Axion as a Cold Dark Matter candidate
在这里,我们一般证明,作为一个相干振荡标量场的轴子作为一个冷暗物质在几乎所有的宇宙学相关的尺度。证明是在线性扰动阶下进行的。与以往基于解的证明相比,本文将轴子中的方程与冷暗物质中的方程进行了比较,从而扩大了证明的有效范围。偏离纯无压介质出现在非常小的尺度,其中轴子揭示了一个特殊的状态方程。我们的分析是在存在宇宙学常数的情况下进行的,并且我们的结论在存在其他流体和场分量的情况下是有效的。
2009-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion as a Cold Dark Matter Candidate: Proof to Second order
我们证明了在包括超视界尺度在内的所有宇宙学尺度中,作为相干振荡标量场的轴子对于二级微扰都起着冷暗物质(CDM)的作用。证明是在轴子随动规范中进行的。对于正则质量,轴子压力项只在小于太阳系大小的尺度上导致偏离CDM。在如此小的尺度之外,轴子流体的方程与基于CDM随动规范的CDM方程相同,与二阶牛顿方程完全相同。我们还表明,轴子流体不产生旋转(矢量型)扰动,甚至到二阶。因此,在轴子流体的情况下,我们有相对论/牛顿对应的第二阶,即使考虑旋转微扰。我们的分析是在存在宇宙学常数的情况下进行的,并且可以很容易地推广到包括流体和场的其他组分的实际情况。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
AxioNyx: Simulating Mixed Fuzzy and Cold Dark Matter
模糊暗物质的独特效应在非线性星系尺度上最为明显。我们提出了第一个模拟的混合模糊和冷暗物质,获得了一个扩展版本的尼克斯代码。模糊(或超轻,或类轴子)的暗物质动力学是由共同运动的薛定谔-泊松方程决定的。这是一个伪谱算法的根网格上,并与有限差分在六个层次的自适应细化。冷暗物质是在尼克斯现有的N体实现中进化的。本文首次对混合暗物质模型中的球形坍缩进行了研究,重点讨论了坍缩晕中的径向密度分布、速度谱和孤子形成。我们发现有效颗粒质量的减少与模糊暗物质的分数成正比,二次抑制孤子的增长,和一个中心孤子的形成,只有当模糊暗物质分数大于10\%。Nyx框架支持重子物理和关键的天体物理过程,如恒星形成。因此,AxioNyx将使模糊暗物质天体物理学的研究越来越现实。
2020-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-$α$ limit on axion-like cold dark matter
本文利用低红移再电离数据给出 ALP 冷暗物质在 30-1000 eV 质量范围的新莱曼-α限制,在 375-425 eV 区间最严格,并结合其他界限给出错位与冻结产生机制下的排除限。
2024-10-21 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
Warming up cold inflation
轴子是暴胀子的一个很好的候选者,因为它的移位对称性避免了破坏许多单场模型的辐射修正。然而,轴子一般耦合到规范扇区。当轴子在膨胀过程中缓慢滚动时,这种耦合会导致产生一个非稀释的热浴,这种情况被称为“热膨胀”。“这种热浴可以极大地改变通货膨胀动力学和可观察到的预测。在本文中,我们证明了一个热浴可以形成各种各样的初始条件。此外,我们发现,轴子膨胀变得温暖的大范围的耦合,并明确映射的参数空间的两个轴子膨胀势。我们表明,在大区域的参数空间,轴子膨胀模型一旦被假定为安全的“冷”,实际上是温暖的,必须在这种情况下重新评估。
2021-11-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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。
2012-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Axion as a cold dark matter candidate: Analysis to third order perturbation for classical axion
通过分析爱因斯坦引力在轴子同动规范中的三阶微扰,研究了轴子作为相干振荡的大质量经典标量场的一些方面。轴子流体有其特征性的压力项,导致轴子金斯尺度,这对于正则轴子质量来说在宇宙学上是可以忽略的。我们的经典推导的轴子压力项在爱因斯坦的引力是相同的文献中的非相对论量子力学的背景下导出的。我们发现,除了轴子压力项,轴子流体方程是完全相同的广义相对论连续性和欧拉方程的零压力流体的三阶扰动。CDM-共动规范中CDM的广义相对论性密度和速度扰动与牛顿扰动在二阶(在所有尺度上)完全相同,而从三阶出现的纯广义相对论性修正在当前和谐宇宙学范式中是数值上可以忽略的(在所有尺度上)。因此,在这里,我们证明,在超金斯尺度,经典轴子可以处理为牛顿CDM流体的三阶微扰。我们还表明,轴子流体支持矢量型(旋转)扰动从第三阶。我们的分析包括了宇宙学常数。
2015-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axions : Theory and Cosmological Role
本文综述了轴子宇宙学的最新进展。主题包括:轴子冷暗物质、轴子的拓扑缺陷、轴子等曲率微扰及其非高斯性和超对称轴子模型中的轴子/轴子宇宙学。
2013-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Axion BEC Dark Matter
冷的暗物质轴子通过引力自相互作用而热化,并且当光子温度达到大约500 eV时形成玻色-爱因斯坦凝聚体。轴子玻色-爱因斯坦凝聚提供了一个机会,区分轴子从其他暗物质候选人的基础上观察。即将落入银河系势阱的轴子的再热化使它们获得净整体旋转,而普通的冷暗物质则以无旋速度场落入势阱。在这两种情况下,星系晕的内焦散线是不同的。
2011-11-16 astro-ph.CO hep-ph
New astrophysical bounds on ultralight axionlike particles
受到普通冷暗物质(CDM)的预测和星系尺度观测之间的紧张关系的影响,质量为$10^{-22}~{\rm eV}$量级的超轻类轴子粒子(ULALP)被提出作为另一个CDM候选者。我们认为冷和碰撞的ULALP产生于早期宇宙的真空重新排列机制,构成了大部分的CDM。ULALP流体通常由经典场方程描述。然而,我们表明,像QCD轴子,ULALP热化引力自相互作用,并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体,量子现象。像QCD轴子一样,ULALP解释了暗物质焦散环的观测证据,因为它们热化并进入它们可用的最低能量状态。这是回转球体上的刚性旋转。通过研究ULALP对银盘星的加热效应以及银盘IRAS图中三角形特征观测到的焦散环厚度,我们分别得到了$10^{-23}$和$10^{-20}~{\rm eV}$阶ULALP质量的下限.
2017-03-01 astro-ph.CO
Bose-Einstein Condensation of Dark Matter Axions
我们表明,冷的暗物质轴子热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体。我们得到了均匀各向同性宇宙中的轴子态,并导出了轴子小微扰方程。因为它们形成BEC,轴子在结构形成的非线性状态和进入视界时不同于普通的冷暗物质。轴子BEC提供了一种机制,生产净整体旋转的暗物质晕,并为宇宙微波各向异性多极的排列。
2009-09-02 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
A SQUID-based microwave cavity search for dark-matter axions
在微电子伏特质量范围内的轴子是一个合理的冷暗物质候选者,可以通过在静态磁场中的谐振腔中将其转换为微波光子来检测。报道了用超导第一级放大器(SQUID)进行轴子搜索的第一个结果。SQUID放大器,取代传统的GaAs场效应晶体管放大器,成功地达到了目前的轴子模型设置的频带中的轴子-光子耦合灵敏度,并设置了一个明确的轴子搜索利用近量子限制SQUID放大器的阶段。
2009-10-30 astro-ph.CO
SU(2)$_R$ and its Axion in Cosmology: A common Origin for Inflation, Cold Sterile Neutrinos, and Baryogenesis
我们引入了一个嵌入在SM的左右对称扩展中的轴子膨胀模型,其中$W_R$耦合到轴子。这个模型融合了现代宇宙学的三个里程碑,即,暴胀、冷暗物质和重子不对称。因此,它可以自然地解释宇宙学参数之间观察到的巧合,即,$η_{B}\approx P_ζ$和$Ω_{DM} \simeq 5~Ω_{B}$。不对称性的来源是暴胀物理中的自发CP破坏,最轻的右手中微子是质量为$m_{N_1}\sim 1~GeV$的冷暗物质候选者。引入的机制不依赖于中微子部门的无约束CP违反阶段的大,也没有微调的质量最重的右手中微子。它有两个未知的基本标度,即膨胀标度$Λ_{\rm inf}=\sqrt{HM_{Pl}}$和左右对称破缺标度$Λ_{F}$。充分的物质不对称性需要$Λ_{\rm inf}\approxΛ_{F}$。今天的重子不对称性和暗物质是暴胀中纯粹的量子效应(手征反常)的残余,由于味道效应,宇宙进化记住了它。
2021-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Planck Data and Ultralight Axions
我们研究了光子-轴子混合对CMB的影响。我们表明,如果有非常undersense区域之间的我们和最后的散射表面,其中包含相干磁场(其强度可以是数量级弱于当前的界限),然后光子轴子混合可以引起可观察到的偏差的CMB频谱。具体来说,我们表明,混合可以引起非热点的CMB天空。作为一个例子,我们考虑众所周知的CMB冷点,根据普朗克数据有一个弱的扭曲,从一个黑体光谱,可以通过我们的模型。虽然这种对冷点区域非热性的解释相当有趣,但光子-轴子振荡并不能解释冷点本身的温度。尽管如此,我们证明了可能的敏感性的CMB超轻轴子,可以利用观察员。
2014-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Alternative dark matter candidates: Axions
轴子可以说是暗物质的最佳候选者之一。当衰变常数大于10^9 GeV时,轴子在早期宇宙中主要是以非热的方式产生的,因此是“冷的”,它们的速度色散小到足以适应大尺度结构。此外,如此大的衰减常数确保了宇宙学时间尺度的稳定性和宇宙学长度尺度下无碰撞流体的行为。在这里,我们回顾了轴子暗物质的预测和实验室实验中寻找轴子暗物质的实验努力的艺术状态。
2016-12-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Primordial black hole formation from an axion-like curvaton model
我们认为冷暗物质的存在可以用原初黑洞来解释,我们证明了大量的原初黑洞可以在类轴子曲率模型中形成,在其中,高度蓝色-我们得到了原始曲率扰动的倾斜功率谱,发现产生的质量为$\sim 10^{20} -10^{38} \mathrm{g}$的黑洞解释了现在的冷暗物质,我们还讨论了形成冷暗物质的可能性质量为$\sim 10^5 M_{\odot}$的原始黑洞是超大质量黑洞的种子。
2013-03-21 astro-ph.CO hep-ph
The dark matter is mostly an axion BEC
轴子不同于普通的冷暗物质,如WIMP或无菌中微子,因为它们形成玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)。结果,在星系晕上吸积的轴子会以净整体旋转的方式落入。相反,普通CDM以无旋速度场吸积到星系晕上。在这两种情况下,内焦散是不同的。它表明,如果暗物质是轴子,孤立的盘状星系,如银河系的晕的相空间结构,正是存在的观测支持的焦散环模型。其他的暗物质候选者预测星系晕的相空间结构要混乱得多。
2010-12-07 astro-ph.CO
Cosmic axion thermalization
轴子与其他冷暗物质候选者的不同之处在于它们形成简并的玻色气体。结果表明,当光子温度达到约500 eV时,它们巨大的量子简并度和大的关联长度导致冷暗物质轴子通过引力自相互作用热化。当它们热化时,轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体。它们的热化发生在一种状态中,这里称为“凝聚状态”,在这种状态下,玻尔兹曼方程是无效的,因为粒子的能量色散小于它们的相互作用速率。我们推导出了凝聚态粒子热化率的解析表达式,并通过一个玩具模型的数值模拟来检验这些表达式的有效性。我们根据轴子玻色-爱因斯坦凝聚重新讨论轴子宇宙学。它表明,轴子是无法区分从普通的冷暗物质在所有尺度的观测兴趣,除了当他们热化或再热化。即将落入银河系势阱的轴子的再热化使它们获得净整体旋转,因为它们进入最低能量状态,与它们通过潮汐扭矩获得的总角动量一致。这种现象解释了在星系晕中暗物质的焦散环的出现。我们发现,光子可以达到与轴子的热接触,并探讨这种可能性的宇宙学参数的测量的影响。
2011-11-04 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
Radiative natural supersymmetry with mixed axion/higgsino cold dark matter
自然超对称性模型试图解决这个小的等级问题,方法是假定一个由\lesssim 200 GeV的轻希格斯介子和\lesssim 500 GeV的轻顶方子以及非常重的方子和TeV尺度的胶子组成的光谱。这样的模型有低的电弱微调,是安全的LHC搜索。然而,在MSSM的上下文中,他们预测的m(h)值太低,热产生的类希格斯诺WIMP的残余密度远低于暗物质(DM)的测量值。考虑到Higgs质量m_{H_u} > m_0的高尺度软超对称性破缺,在RG运行过程中会产生自然的抵消,并在电弱尺度下产生辐射诱导的低精细调谐。这个模型的辐射自然超对称性(RNS),与大的混合在顶部的squark部门,允许微调在5-10%的水平与TeV规模的顶部的squark和125 GeV的轻希格斯标量h。如果强CP问题是通过PQ机制解决的,那么我们期待一个暗物质的轴子-希格西诺混合物,其中一个或两个DM粒子可能被直接检测到。
2012-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Axions at the International Axion Observatory
具有meV质量的QCD轴子可以在一些恒星冷却异常的背后,形成宇宙中全部或部分的冷暗物质。我们讨论了一个建议的实验,以发现太阳流量的meV质量轴子:国际Axion天文台:IAO。
2016-01-04 astro-ph.CO astro-ph.SR 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 as a non-WIMP dark matter candidate
轴子起源于粒子物理学标准模型的扩展,被认为是弱相互作用大质量粒子范式的替代,可以解释暗物质的性质。在这篇文章中,我们回顾了暗物质轴子的理论方面,特别是集中在最近的事态发展,估计其遗迹丰度。仔细研究它们在早期宇宙中的非热产生机制,揭示了解释观测到的各种质量范围的暗物质丰度的可能性。在各种宇宙学的情况下预测的质量范围进行了简要总结。
2018-01-29 astro-ph.CO hep-ph
A search for non-virialized axionic dark matter
银河系晕中的冷暗物质可能具有由低速弥散流定义的结构。轴子暗物质实验高分辨率通道对这种低速弥散流中的轴子特别敏感。从一个组合的功率谱分析的高分辨率通道轴子搜索的结果,提出了与讨论的假设,这样的分析。对于速度色散Δβ <3 × 10 ^-6的模型,在质量范围m_a = 3.3μeV ~ 3.69μeV的情况下,我们排除了ρ > 0.2 GeV/cm^3的KSVZ轴子暗物质密度和ρ > 1.4 GeV/cm^3的DFSZ密度。
2011-11-17 astro-ph.CO
Axion dark matter from topological defects
研究了膨胀后Peccei-Quinn对称性破缺的宇宙学情形。在这种情况下,弦和畴壁等拓扑缺陷会产生大量的轴子,从而形成宇宙的冷暗物质。基于改进网格尺寸的场论模拟,更新和改进了先前对冷暗物质丰度的估计。文中还讨论了数值计算中可能出现的不确定性。结果发现,轴子可以负责冷暗物质的质量范围$m_a=(0.8-1.3)\times 10^{-4}\mathrm{eV}$的模型与畴壁数$N_{\rm DW}=1$,和$m_a\approx\mathcal{O}(10^{-4}-10^{-2})\mathrm{eV}$与温和的调整参数的模型与$N_{\rm DW}>1$。这种更高的质量范围可以在未来的实验研究中探索。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
The Axion Dark Matter eXperiment
Axion是从强CP问题的Peccei-Quinn解中产生的粒子。早期宇宙中的佩西-奎因对称性破缺可能产生大量的轴子,这些轴子今天仍然存在,使轴子成为引人注目的暗物质候选者。轴子暗物质实验(ADMX)的目标是通过它们在强磁场中转化为光子来探测这些遗留轴子。结果是从最近的ADMX数据采集,随着ADMX的下一阶段的计划,这将使实验探索的青睐暗物质的质量和耦合相空间的显着部分。
2011-12-06 astro-ph.CO
Cosmological axion bounds
我们讨论了当前宇宙学对轴子的限制,以及未来的敏感性。首先讨论了轴子热暗物质的界限,随后我们讨论了当前和未来的敏感性模型中,轴子发挥冷暗物质的作用,但在Peccei-Quinn对称性没有恢复在重新加热。
2009-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Evolution of velocity dispersion along cold collisionless flows
冷的暗物质进入星系时,会在其晕中产生冷的无碰撞流和焦散。如果在暗物质轴子的空腔探测器中发现了信号,那么这些流将很容易地表现为来自轴子转换的光子能谱中的峰值,从而可以确定这些流的密度、速度矢量和速度色散。本文讨论了一维和二维无碰撞冷流中速度弥散的演化。提出了一种获得焦散线附近速度弥散的主导行为的方法。结果是用来推导出的上限的能量分散的大流量从其附近的焦散的尖锐性,并预测其速度分量的分散。
2015-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Axion mass in the case of post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking
轴子不仅解决了强CP之谜,而且可能是冷暗物质的主要成分。我们回顾了轴子暗物质预测的情况下,Peccei-Quinn对称性恢复后的通货膨胀。
2018-05-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Fuzzy Dark Matter Candidates from String Theory
弦论被认为能产生超轻轴子形式的自然模糊暗物质候选者。在本文中,我们重新审视这一主张的详细研究如何模稳定影响的质量和衰变常数不同的轴子领域中出现的IIB型通量紧致。我们发现,获得相当大的贡献,观察到的暗物质丰度没有调整的轴子初始失准角不是一个通用的功能,因为它需要一个温和的违反$S f\lesssim M_P$约束,其中$S$是瞬子行动和$f$的轴子衰减常数。我们的分析挑出$C_4$ -轴子,$C_2$ -轴子和thraxions作为最佳候选人实现模糊暗物质的弦论。对于所有这些超轻的轴子,我们提供的预测可以面对目前和即将到来的观测。
2022-04-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion dark matter and the 21-cm signal
参考文献[1]表明,冷的暗物质轴子与重子热接触,因此在轴子之间热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体后不久就冷却了重子。最近由EDGES合作组观测到的宇宙黎明时重子温度低于“标准”假设下的预期,这被解释为暗物质是轴子的新证据,至少部分是这样。发现由暗物质轴子引起的重子冷却与观测到的重子声学振荡是一致的。
2018-08-01 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter Detection with Cold Molecules
目前的技术不能检测到轴子暗物质的大部分参数空间,特别是在理论上动机良好的区域,轴子衰变常数f_a位于附近的大统一理论和普朗克尺度。我们提出了一种新的实验方法来寻找该区域的QCD轴子暗物质。当轴子场是暗物质的一个组成部分时,它的振荡频率等于它的质量。这些振荡诱导时变CP奇核矩,如电偶极子和希夫矩。内部原子场和这些核矩之间的耦合引起原子能级的时变位移。这些效应可以通过使用具有大的希夫矩的元素(例如轻锕系元素)和具有大的自发宇称破坏的状态(例如背景电场中的分子)来增强。这种分子的能级位移可以是~ 10^-24 eV或更大。虽然具有挑战性,但这种能量转移可以在目前正在开发的技术的分子时钟配置中观察到。这种能量偏移的可检测性由于它是一种时变偏移而增强,其振荡频率由基础物理学设定,因此与实验的细节无关。这个信号在亚MHz范围内最容易观察到,当f_a> 10^16 GeV,甚至可能低至10^15 GeV时,就可以检测到。在这样的实验中的发现不仅会揭示暗物质的本质,并证实轴子是强CP问题的解决方案,它还将提供最高能量尺度的物理学一瞥,远远超出了在实验室中可以直接探测的范围。
2011-09-15 astro-ph.CO hep-ex 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
Can QCD Axion Stars explain Subaru HSC microlensing?
不可忽略的一部分QCD轴子暗物质可能形成引力束缚的玻色-爱因斯坦凝聚体,通常被称为轴子星或轴子团。这种天体最近被认为是斯巴鲁超级超级相机(HSC)在仙女座星系中进行微透镜搜索所报告的单一候选事件的原因。根据Peccei-Quinn对称性的破缺尺度和暗物质场景的细节,QCD轴子团可能在辐射支配期间通过引力凝聚形成,在轴子微团的致密核心中,或者在原始黑洞周围的轴子微晕中。我们分析了所有这些情况,并得出结论,斯巴鲁HSC调查检测到的微透镜候选人可能不是由QCD轴子星引起的。
2021-11-25 astro-ph.CO hep-ph
The Cosmophenomenology of Axionic Dark Radiation
相对论性轴子是暗辐射的好候选者,因为有越来越多的观测线索。重场的原始衰变产生的轴子与热化物质相比是超能量的,并且非弹性轴子-物质散射可以与$E_{CoM} \gg T_γ$一起发生,从而访问许多在标准宇宙学中否则运动学禁止的有趣过程。BBN期间轴子-光子散射到夸克和轻子中影响轻元素丰度,以及$^4$过量产生的界限He限制了轴子衰变常数和再加热温度的组合。对于超对称模型,轴子散射到可见扇区超伴子中可以直接在$T_γ \ll T_{freezeout}$产生暗物质。大多数轴子--或任何其他来自模衰变的暗辐射候选者--今天仍然作为宇宙轴子背景与$E_{axion} \sim \mathcal{O}(100) eV$和$\sim 10^6 cm^{-2} s^{-1}$的通量徘徊。
2014-12-01 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
Axions and Dark Matter
暗物质构成了宇宙总能量密度的大约$23\%$,但除了它应该是由冷的和弱相互作用的粒子组成之外,它的性质仍然知之甚少。许多超越标准模型的理论可以提供合适的候选者作为暗物质和轴子引入解决强CP问题被证明是一个有吸引力的。在本文中,我们简要地回顾了轴子和轴子暗物质的几个重要特征。
2017-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Axions/Axion like particles and the CMB asymmetric dipole
轴子和类轴子粒子是非常有吸引力的暗物质候选者。在这篇综述中,我们简要地探讨了宇宙学观测如何揭示暗物质的存在以及轴子/类轴子粒子的一些独特性质,这些性质使它们更加有趣。
2015-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Axions as Dark Matter Particles
我们回顾了轴子作为暗物质的现状。动机,模型,约束和实验搜索概述。轴子仍然是暗物质的一个很好的候选者,未来的实验,特别是轴子暗物质实验(ADMX),将覆盖轴子参数空间的很大一部分。
2009-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from the fragmentation of axion-like particle dark matter
这种错位机制使得轻标量玻色子(如类轴子粒子(ALP))能够有效地(通常是非常冷的)产生,使它们成为一种有吸引力的暗物质候选者。然而,在某些情况下,例如在单值性的存在下,ALP的自相互作用可以足够强,使得均匀场在振荡开始后不久就破碎。由此产生的大的不均匀性可以导致引力波(GW)的产生。我们调查的非线性动力学的碎片,以及随后的湍流政权,并计算随机GW背景,从这个过程中产生的。如果时间演化的特点是由于在潜在的底部小质量的超相对论动力学的扩展的中间阶段,GW的背景可以增强。然而,这种增强受到暗物质保持足够冷的要求的限制。在某些情况下,由此产生的GW可能在未来GW探测器的范围内,允许对这种类型的暗物质进行补充探测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Looking for Axion Dark Matter in Dwarf Spheroidals
我们研究的范围内,冷暗物质轴子的衰变可以探测到即将到来的射电望远镜,如平方公里阵列(SKA)。特别是,我们专注于从矮球状星系,天体物理的不确定性减少和预期的磁场强度是这样的,从轴子衰变产生的信号可能会占主导地位的轴子光子转换在磁场的信号。我们发现,与$\sim100$小时的观察时间,SKA可以提高电流灵敏度的约5倍。
2019-03-14 astro-ph.CO hep-ph
Quintessence Axion Revisited in Light of Swampland Conjectures
我们指出,沼泽地结构,禁止在量子引力中存在全局对称性和(Meta)稳定的de Sitter真空,为电弱SU(2)规范理论挑选了一个动力学轴子作为精粹场的自然候选者。电弱轴子的势能为暗能量提供了一个有吸引力的候选者。我们讨论了来自弱引力猜想、来自没有全局对称性的猜想和来自观测的约束,这些约束可以在标准模型的超对称扩展中优雅地得到满足。
2019-11-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Some Properties of Multi-Component Axion Dark Matter
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific(亚太地区理论物理国际中心)
该研究探讨了多组分轴子暗物质的性质,揭示了轴子混合后不同组分在暗物质预算中的主导作用,并提出了具有分层质量及衰变常数的轴子框架。
2025-12-29 astro-ph.CO hep-ph
Electroweak Quintessence Axion as Dark Energy
我们讨论了电弱精粹轴子作为暗能量的候选者,考虑到观测以及量子引力的约束。
2019-10-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Dark Matter and Cosmological Parameters
我们观察到,大爆炸核合成(BBN)后,但在重组前的光子冷却可以消除观测值和理论预测值之间的冲突的原始丰度的$^7$锂。这种冷却通常难以实现。然而,最近认识到暗物质轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)提供了一种可能的机制,因为冷得多的轴子可能与光子热接触。这一提议预测了宇宙微波各向异性谱测量到的高有效中微子数。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph