Oscillating Chiral Tensor Spectrum from Axionic Inflation
我们研究了调制势下的轴子暴胀，考察了原初张量功率谱是否具有振荡特征，这一特征可以用未来的空间引力波实验（如DECIGO和BBO）来检验.在单场轴子单值暴胀的情况下，由于轴子的次普朗克衰变常数被抑制，很难检测到谱中的振荡。另一方面，在轴子与SU（2）规范场耦合的顺向色自然暴胀中，由于规范场引起的手征引力波的增强，张量谱中会出现相当大的振荡。我们期待这一特性将成为通过手征引力波研究早期宇宙中轴子现象的一个新的探索。
2016-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A numerical study of pseudoscalar inflation with an axion-gauge field coupling
通过数值求解从暴胀开始到再加热结束的暴胀子和光子模函数的耦合运动微分方程，对具有类轴子-光子耦合的赝标暴胀进行了数值研究.由于粒子产生的逆反应也包括自洽。我们发现，这个特殊的膨胀模型实现了一个温暖的膨胀，其中一个稳定的热浴是由粒子的生产。在大多数情况下，这种热浴超过了再加热过程中释放的辐射量。在强耦合区，从暴胀到辐射主导相的转变不涉及预热或再加热过程。此外，在暴胀接近尾声时产生的能量密度峰值可能会导致原生黑洞的形成。
2016-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Non-Inflationary Axion and ALP Misalignment Mechanism
基于量子引力破坏全局对称性的考量，提出由 Planck 抑制项导致的对称性破缺可提供一种非暴胀的失配机制，从而在低温下产生轴子及 ALP 场的相干振荡。
2025-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Kinetic Axion $F(R)$ Gravity Inflation
在这项工作中，我们调查的失准动力学轴子对$R^2$膨胀的定量影响。由于动力学轴子具有较大的动能，在暴胀过程中，它的能量密度作为刚性物质流体发生红移，并以恒滚方式演化，使得第二慢滚指数是非平凡的.在运动方程水平上，$R^2$项主导了演化，因此，轴子的下一个可能效应可以通过非平凡的第二慢滚指数在宇宙学扰动水平上找到.正如我们所示，后者优雅地取消了观测指数，然而，动力学轴子延长了暴胀时代的持续时间，在一定程度上，它可能会导致真空$R^2$模型的张量标量比下降15 $\%$。这是因为当$R^2$模型由于$\langle R^2 \rangle $涨落而在$F(R)$引力的相空间中接近其不稳定的准德西特吸引子时，动力学轴子在$R^2$暴胀中占主导地位，并且实际上背景状态方程被描述为刚性时代，或者等价地，与普通辐射支配时代不同的kination时代。这反过来又影响了暴胀时代的持续时间，在某些情况下，根据再加热温度的不同，$e$-折叠的数量会增加到$5$ $e$ -折叠，这反过来又对暴胀的观测指标，特别是张量与标量之比产生了显著的定量影响。
2022-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Notes on Axion, Inflation and Graceful Exit in Stringy Cosmology
研究了树能级弦与介子和轴子有效作用的经典运动方程和相应的Wheeler-De Witt方程。然后分析了某些情形下的优美退出问题。
1997-01-23 hep-th
Swampland, Axions and Minimal Warm Inflation
以前已经注意到，温暖的通货膨胀是一种可能的方式来实现与dS沼泽地边界兼容的通货膨胀模型。但在这些讨论中，热浴动力学通常在很大程度上是不明确的。我们指出，最近推出的arXiv：1910.07525最小温膨胀，其中一个axionic耦合的暴胀导致一个明确的模型的热浴，产生模型的通货膨胀，可以很容易地适应宇宙观测，同时满足德西特沼泽地的界限，以及沼泽地的距离界限和trans-Planckian审查。
2020-05-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion inflation with cross-correlated axion isocurvature perturbations
在超弦理论的框架下，我们研究了暴胀的情况，其中暴胀子是一个产生绝热曲率扰动的轴子，而存在另一个产生等曲率扰动的轻轴子。我们讨论了弦轴子之间的非平凡耦合是如何普遍产生的，并通过具体的例子计算了绝热模和等曲率模之间的互相关。基于Planck对一般相关等曲率扰动的分析，我们证明了轴子单值暴胀倾向于相关等曲率模的存在，而自然暴胀则不倾向于相关等曲率模.
2015-09-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
QCD Axion Window and False Vacuum Higgs Inflation
如果暴胀过程中的哈勃参数$H_{\rm inf}$低于QCD尺度，并且暴胀持续足够长的时间，那么QCD轴子的丰度就会被抑制。我们表明，严格的上限的通货膨胀规模可以显着放宽，如果永恒的旧通货膨胀是由标准模型希格斯场被困在一个假真空在大字段值。具体地，如果假真空位于中间标度以上，则$H_{\rm inf}$可以大于$100\,$ GeV。我们还讨论了从假真空隧穿到电弱真空后的慢卷暴胀。
2020-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Gaussianity from Axion-Gauge Fields Interactions during Inflation
本文研究了一个包含与SU（2）规范场耦合的轴子的暴胀模型中的标量-张量-张量非高斯信号。在这种设置中，度规涨落的来源是已经在线性水平上的规范场，提供了增强的手征引力波谱。同样的机制在产生三点函数的振幅时起作用，它在参数上大于标准的单场暴胀。
2018-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
$f(R)$ Gravity Inflation with String-Corrected Axion Dark Matter
一段时间以来，人们都知道，由弦激发的$ν(ϕ)\tilde{R}R$形式的轴子项，也被称为陈-西蒙斯项，不会影响平坦弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙的标量扰动和背景演化。在本文中，我们研究和量化的影响，存在上述术语的背景下，真空$f(R)$。特别地，我们假设在暴胀过程中存在轴向暗物质，并以定量的方式研究了轴向陈-西蒙斯项对张量扰动的影响。轴子场被量化的规范标量场，与破缺Peccei-Quinn对称。将轴子完美地描述为潜在的暗物质候选者的模型是基于所谓的未对准机制，在这种情况下，在$H\gg m_a$早期，轴子被冻结在其非零真空期望值附近。实际上，暴胀时代主要由$f(R)$引力和陈-西蒙斯项控制。正如我们所证明的，陈-西蒙斯项可以实现使一个不可行的$f(R)$引力理论是唯象可行的，由于张量标量比显着减少的事实，这同样适用于张量扰动$n_T$的谱指数。通过研究Starobinsky模型中存在的Chern-Simons项，我们还证明了进一步减少原始引力辐射量的可能性。对宇称破缺引力波、轴子振荡导致的膨胀的优雅退出以及最终在同一$f(R)$引力-轴子暗物质模型中暗能量-膨胀和轴子暗物质的统一等问题也作了简要的讨论。
2019-03-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
No Dark Matter Axion During Minimal Higgs Inflation
King's College London（伦敦国王学院）
研究发现最小希格斯膨胀中轴子无法构成大量暗物质，除非在特定引力模型下调整参数。
2025-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
No Warm Inflation From a Vanilla Axion
本文证明具有离散位移对称性的普通轴子无法实现热摩擦主导的强暖慢滚暴胀，仅弱状态可能但受超普朗克衰变常数困扰，并讨论非最小及类轴子模型。
2025-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on small-field axion inflation
本文研究了一般小场轴子暴胀，它们是自然暴胀和轴子单值暴胀所提出的多项式函数和正弦函数的混合。为了不破坏大爆炸核合成和过度产生源于QCD轴子的等曲率扰动，导致成功的轴子暴胀的轴子衰变常数受到严格的限制。反过来，我们发现，宇宙学上有利的轴子衰变常数通常是大统一尺度或弦尺度的顺序，这是符合封闭弦轴子的预测。
2017-04-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Special Points of Inflation in Flux Compactifications
研究了轴子暴胀模型在复杂结构的三重和四重模空间中的实现。轴子出现在这些模空间的特殊点附近，这些特殊点允许无限阶的离散单值对称。例子包括大型复杂结构点和锥状点，但可以是更一般的性质。在IIB型和F-理论紧化中，几何轴子从磁通诱导超势接收标量势。我们发现玩具的各种通货膨胀的潜力，包括自然通货膨胀的一个或多个轴子，或轴子monodromy通货膨胀与多项式的潜力。有趣的例子也给出了与秩为$N-1$的Mordell-Weil群或$N$ -截面的环面纤维化的镜像几何，如果$N>3$，则允许轴子。
2014-12-17 hep-th
Dilaton-Axion Inflation with PBHs and GWs
我们讨论了两阶段的介子-轴子暴胀模型[1]，并描述了$α$ -吸引子模型，用指数或多项式逼近平台。我们在$α$ -吸引子背景下实现了[2]中提出的一个原初黑洞产生模型，并发展了它的超引力版本。根据其多项式吸引子性质，该模型的预测为：$n_s$和$r$是$α$独立的，$r$依赖于定义接近平台的质量参数$μ$。在两个暴胀阶段之间的过渡点处的快子不稳定性与双曲空间$\mathcal{R}_K=-2/3α$的负曲率成正比。因此，在这个模型中的原始黑洞（PBH）的质量和小尺度引力波（GW）的频率显着依赖于$α$。
2022-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effects of Gravitational Chern-Simons during Axion-SU(2) Inflation
本文研究了旁观轴子场通过Chern-Simons耦合与引力场和SU（2）规范场耦合的暴胀模型的可行性。要求轴子-SU（2）扇区的唯象成功限制了引力陈-西蒙斯项的耦合强度。我们发现，如果截止尺度低至$Λ$ = 20 H，则该项对引力波的产生和传播的影响可以高达螺旋度的50%增强，而螺旋度不是由规范场引起的。$Λ$越大，这种影响越小，而无论$Λ$如何，规范场对螺旋度的影响都可以忽略不计。
2020-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axion Inflation and Affleck-Dine Baryogenesis
弦论一般地预言了阿弗莱克-戴恩场和轴子场通过高维算符的耦合。因此，我们探讨阿弗莱克-Dine重子的轴子背景。事实证明，即使没有软超对称破缺的$A$项，在暴胀之后，轴子振荡也会产生足够的宇宙重子不对称性。这种重子生成的情形也适用于弦的轴子暴胀。
2017-04-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stochastic Effects in Axion Inflation and Primordial Black Holes Formation
在随机暴胀的背景下，我们重新审视了轴子暴胀模型，并研究了与电磁场相关的随机噪声的影响。由于宇称破缺作用，规范场的一个极化被放大，产生大曲率扰动功率谱。考虑到短模在视界交叉时产生的随机反冲，我们得到了电磁场和轴子场长模的相应朗之万方程。结果表明，一个均值回复过程支配着电磁场的动力学，使得规范场的快子增长被扩散力所平衡。随着不稳定性参数的增加，由规范场扰动引起的大曲率扰动导致了小质量原初黑洞的大量产生.结果表明，产生的PBH遵循高斯统计。对PBH的形成施加观测约束，使不稳定性参数的先前界限放宽了约50倍。
2022-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Small field axion inflation with sub-Planckian decay constant
我们研究了IIB超弦理论框架内最近提出的一个轴子膨胀模型，其中我们特别注意一个亚普朗克轴子衰变常数。我们的轴子势可以导致具有小张量标量比的小场暴胀，并且典型的再加热温度可以低至GeV。
2016-06-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axionic Inflation from Large Volume Flux Compactifications
我们发现了一个一般的{ \em单场}暴胀的背景下，IIB型弦论紧化的大体积卡-丘orientifolds与$h^{2,1} > h^{1,1} = 2$。暴胀子是复化凯勒模的轴子部分，由此产生的标量功率谱是红色的，并且可以很容易地与$n_s$上的WMAP 3边界兼容。这个模型克服了$η$ -问题，使用gaugino凝聚包裹的D 7膜，同时保持最小的参数调整。
2006-03-30 hep-th
Solving the Tension between High-Scale Inflation and Axion Isocurvature Perturbations
BICEP 2实验确定了膨胀期间的哈勃参数约为$10^{14}$ GeV。如果Peccei-Quinn（PQ）对称性在暴胀期间和之后保持破缺，那么如此高的暴胀尺度与QCD轴子暗物质处于紧张状态，因为会产生太大的轴子等曲率扰动。如果轴子在膨胀过程中获得足够大的质量，那么轴子等曲率扰动可以被抑制。我们表明，这是实现的，如果PQ对称性被明确打破了离散对称性，如果打破是在通货膨胀期间增强。我们还表明，即使在膨胀后PQ对称性自发破缺，这种暂时增强的PQ对称性破缺放松了对轴子衰变常数的约束。
2014-08-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Combining Universal and Odd RR Axions for Aligned Natural Inflation
我们成功地嵌入了Kim-Nilles-Peloso（KNP）对齐机制，用于在大体积IIB型orientifolds的背景下增强轴子衰减常数。平坦方向产生于（$C_0$ - $C_2$）个轴子的平面中，分别对应于对合偶普适轴子$C_0$和奇轴子$C_2$.建立了大体积模量稳定化格式。
2014-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
V-mode Polarization in Axion Inflation and Preheating
我们研究了在与费米子和规范场耦合的轴子暴胀中原始圆（“V-模式”）极化的产生，特别注意（p）再加热。我们构造了$V$的功率谱，发现了一个以$n_V=4$为指标的蓝倾斜谱。这与暴胀子的主要衰变通道（直接费米子与直接光子产生）无关
2017-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unification of Inflation with Dark Energy in $f(R)$ Gravity and Axion Dark Matter
在这项工作中，我们介绍了一个有效的模型$f(R)$引力包含一个非最小耦合的轴子标量场。轴子场由未对准模型描述，其中原始$U(1)$ Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中被破缺，$f(R)$引力由$R^2$模型描述，另外，非最小耦合具有$\sim h(ϕ)R^γ$的形式，其中有$0<γ<0.75$ .通过适当地限制早期的非最小耦合，轴子场保持冻结在其原始真空期望值，$R^2$引力主导了暴胀时代。随着宇宙的膨胀，当PDMATHAMR等于轴子质量PDMATHAMS，并且在$m_a\gg H$的宇宙时间内，轴子场振荡。假设轴子场的演化是缓慢变化的，轴子能量密度的尺度为$ρ_a\sim a^{-3}$，其中$a$是尺度因子，与背景哈勃速率无关，因此表现为冷暗物质。在后期，轴子仍然演变为$ρ_a\sim a^{-3}$，然而哈勃膨胀率，因此宇宙的动力学演化是由包含$\sim R^γ$的高阶导数的项控制的，这些导数与非最小耦合有关，正如我们所证明的，弗里德曼方程在后期的解是近似的德西特演化。后期的德西特哈勃速率标度为$H\sim Λ^{1/2}$，其中$Λ$是理论的积分常数，其允许值非常接近宇宙学常数的当前值。最后，该理论预测了暴胀前的原始刚性时代的存在，在这个时代，轴子的能量密度按$ρ_a\sim a^{-6}$标度。
2019-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axion Cosmology and the Energy Scale of Inflation
我们调查的观测约束的参数空间的通货膨胀和轴子和映射出两个允许的窗口：经典窗口和通货膨胀的人择窗口。后者的宇宙学特别有趣;暴胀轴子宇宙学预言宇宙微波背景中存在等曲率波动，其幅度随着暴胀的能量尺度和轴子中暗物质的比例而增长。统计参数支持后者的实质性价值，因此当前等曲率波动的界限意味着对通货膨胀的严格限制。例如，一个10^16 GeV的轴子佩切-奎因标度排除了任何在95%置信度下能量标度> 3.8*10^14 GeV（r > 2*10^（-9））的暴胀模型，因此意味着暴胀产生的引力波可以忽略不计，但意味着明显的等曲率波动。
2010-04-03 astro-ph hep-ph hep-th
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
Natural and Multi-Natural Inflation in Axion Landscape
我们提出了一个景观的许多轴子，其中的轴子潜在的转移对称性破缺效应收到各种贡献。我们表明，超普朗克衰变常数的轴子的存在是非常常见的轴子景观范围广泛的数量的轴子和移位对称性破缺条款，因为意外对齐的轴子。有效的暴胀模型是轴子景观中的自然暴胀或多自然暴胀，取决于轴子的数量和移位对称性破缺项。BICEP 2和普朗克之间的张力可能是由于对暴胀子势的小调制或隧穿后沿重轴子的势变陡。如果轴子势的典型高度是$(10^{16-17}{\rm \,GeV})^4$量级，那么我们宇宙经历的慢卷膨胀的总持续时间不会明显大于$60$。
2014-07-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion monodromy inflation with sinusoidal corrections
我们研究了非微扰正弦项下的轴子单值暴胀。势形式是自然暴胀势和轴子单值暴胀势的混合。正弦项在势中是次主导的，但对在膨胀期间产生的所得波动留下显著影响。在我们的模型中可以得到更大的张量标量比。我们研究了两种情景，单一通货膨胀情景和双重通货膨胀情景。在第一种情况下，具有足够数量的e折叠的轴子单值暴胀产生约为$0.1 - 0.15$的较大的张量标量比，但也产生微小的谱指数。在第二种情况下的双重通货膨胀，轴子单值通货膨胀是它的第一阶段，我们假设另一个通货膨胀如下。在这种情况下，我们的模型可以实现一个更大的张量标量比和一个大的负运行的谱指数同时。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Leptogenesis in the Axion Inflation with an SU(2) gauge field
我们提出了经典SU（2）规范场下轴子暴胀模型中的一种内禀轻子生成机制。规范场通过陈-西蒙斯相互作用耦合到轴子上，并只占总能量$\frac{ρ_{_{\rm YM}}}{ρ_{_{\rm tot}}}\lesssimε^2$的一小部分。然而，它有自旋2的波动，打破了宇称，并导致手征引力波的产生在通货膨胀。通过SM中的引力异常，它自然地产生了一个净轻子数密度，足以解释物质的不对称性。我们表明，这种机制可以产生的重子光子数密度在一个自然的参数范围内的观察值，但在大尺度上有一个小的手征张量功率谱。
2016-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Weak Gravity Strongly Constrains Large-Field Axion Inflation
基于具有平移对称性的类轴子场的大场暴胀模型可以简单而自然，并对可探测的原始引力波做出有希望的预测。众所周知，弱引力猜想限制了一个最简单的情况，即一个单一的致密轴子从额外维度的规范场下降。我们认为，弱引力猜想也限制了各种理论的多个紧凑的轴子，包括N-flation和一些对齐模型。我们表明，其他对齐模型需要令人惊讶的后果如何在整个轴子模空间的理论的质谱变化，因此可以排除，如果进一步approachtures举行。在我们考虑的每一种情况下，合理的假设都导致场范围在参数上不可能大于普朗克尺度。我们的研究结果强烈暗示了基于紧轴子的大场暴胀模型中的普遍不一致性，并且可能暗示了一个更普遍的原则，即禁止超普朗克场范围。
2015-10-16 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
The Challenge of Realizing F-term Axion Monodromy Inflation in String Theory
本文系统地分析了在IIB型弦论中通过磁通诱导超势实现单场F项轴子单值暴胀的可能性。在这个定义明确的设置所产生的条件下，模量稳定考虑，我们专注于复杂结构的模量，但忽略了Kaehler模量部门。我们的分析导致了一个不去定理，如果暴胀涉及的普遍轴子。此外，我们构建了一个明确的例子F-项轴子单值膨胀，其中一个单一的类轴子字段是分层轻于所有剩余的复杂结构的模。
2015-01-13 astro-ph.CO hep-th
Primordial black holes and associated gravitational waves in axion monodromy inflation
在轴子单值暴胀中，暴胀是由具有超普朗克场值的轴子在叠加正弦调制的单值势中驱动的。轴子与无质量规范场的耦合可以在暴胀过程中诱导大量的粒子产生，导致大的非高斯曲率扰动，导致原始黑洞的形成。在本文中，我们探讨的轴子单值暴胀模型，有利于形成原始黑洞的质量范围从$10^8$克到$20$太阳质量的参数空间。我们还研究了相关的引力波及其在脉冲星定时阵列和干涉测量实验中的探测。
2018-11-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Fermions and Spontaneous $CP$ violation in $SU(2)$-axion Inflation
值得注意的是，如果$CP$在暴胀物理中自发破缺，费米子会注意到并记住它。基于此，我们提出了一个新的（非热）机制，用于产生热大爆炸前的自相互作用暗狄拉克费米子。非阿贝尔规范场和轴子是暴胀粒子物理的重要内容。在此背景下，我们分析研究了$SU(2)$规范场下的狄拉克费米子二重态，并利用点分裂技术对流进行正则化。我们表明，非平凡的$CP$违反真空结构的$SU(2)$ -轴子模型，自然导致一个有效的机制，产生大量的费米子在通货膨胀。费米子反反应的大小和暗费米子的密度分数为费米子的质量设定了上限。在大统一理论尺度的暴胀中，产生的暗费米子，只在引力作用下耦合到可见扇区，可以和$m\lesssim 10 TeV$一样重。
2019-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Oscillations in the CMB from Axion Monodromy Inflation
研究轴子单值暴胀中的CMB观测量。在弦论中，暴胀的这些动机很好的场景在超普朗克场范围内具有单项式势，并叠加了来自瞬子效应的正弦调制。这种势的周期性调制可以驱动宇宙学扰动的关联函数的共振增强，振幅的特征调制是波数的函数。我们给出了这类模型的标量功率谱的分析结果，我们确定的限制，目前的数据放置在调制的幅度和频率。然后，结合对弦论中轴子单值暴胀实现的进一步理解，我们仔细研究了这种情况下的微物理约束。我们发现，可检测调制的标量功率谱是常见的控制良好的例子，而共振贡献的双谱是不可检测的，在某些类别的例子和其他检测。我们的结论是共振贡献的频谱和双谱是一个特征签名的轴子单值膨胀，在有利的情况下，可以检测到在不久的将来的实验。
2009-07-17 hep-th
The Swampland Conjecture and F-term Axion Monodromy Inflation
我们继续研究弦论中的F项轴子单值暴胀，同时认真考虑模稳定化问题。对于一些封闭和开放的字符串模型，我们表明，他们遭受严重的控制问题，一旦试图实现trans-Planckian场漂移。更确切地说，如果不离开有效超引力理论的控制范围，就不能进行将场距离的对数标度延迟到跨普朗克值所需的通量调谐。我们的发现与精化沼泽地猜想的轴子扩展是一致的，说明在量子引力中，有效理论在超过普朗克尺度的场漂移中失效。我们的分析表明，模型的F-项轴子单值膨胀与张量标量比$r\ge O(10^{-3})$不能参数控制。
2017-03-27 hep-th
Aligned Natural Inflation: Monodromies of two Axions
自然（轴子）暴胀可以容纳相当大的原始张量模式，但遭受暴胀子场的trans-Planckian变化的必要性。这个问题可以通过对齐的轴子arXiv：hep-ph/0409138的机制来解决，其中对齐的轴子在其他轴子的电势中螺旋下降。我们详细说明的机制，鉴于最近报道的观察BICEP 2合作arXiv：1403.3985。
2014-08-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Nonminimal Couplings and the Forgotten Field of Axion Inflation
研究了非最小耦合引力下轴子模型的多场动力学，发现径向场先驱动暴胀再过渡到轴子驱动的自然暴胀，该机制能抑制张标比r且不产生CMB非高斯性或可观测等曲率扰动。
2024-06-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chromo-Natural Inflation: Natural inflation on a steep potential with classical non-Abelian gauge fields
我们提出了一个由一个轴子标量场耦合到一组三个非阿贝尔规范场组成的暴胀模型。我们的模型的新要求是，规范场开始膨胀与旋转不变的真空期望值（VEV），通过识别SU（2）规范不变性与旋转在三维中保存。规范VEV与轴子的背景值相互作用，导致吸引子的解决方案，表现出缓慢的滚动膨胀，即使轴子衰减常数具有自然值（$<M_{\rm Pl}$）。假设一个正弦势的轴子，我们发现，通货膨胀继续，直到轴子潜在的消失。轴子沿其势运动的速度由其与规范VEV的相互作用调制，而不是由其裸势的斜率决定。亚普朗克轴子衰变常数消失小张量标量比预测，一个直接后果的Lyth界。控制轴子和规范场之间相互作用强度的参数需要对$\mathcal{O}$（100）进行技术上自然的调谐。
2012-06-21 astro-ph.CO hep-th
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
Axion excursions of the landscape during inflation
由于它们的量子涨落，轴子场在暴胀期间有机会经历穿过许多势能最小值的场漂移。我们研究这种情况下，通过分析一个轴子旁观者领域$ψ$，目前在通货膨胀期间，与周期性的潜在的$v(ψ) = Λ^4 [1 - \cos (ψ/ f)]$。通过假设真空场的期望值稳定在它的一个极小值上，比如说$ψ= 0$，我们使用in-in形式计算了直到$Λ^4$中一阶的$ψ$的每个$n$点关联函数。该计算允许我们识别描述在充气期间在特定振幅下测量$ψ$的概率的分布函数。由于$ψ$是能够隧道之间的障碍的潜力，我们发现，概率分布函数由一个非高斯多峰分布，使测量$ψ$的概率在最小的$v(ψ)$不同的$ψ=0$随时间增加。因此，在暴胀结束时，宇宙的不同补丁的特征在于不同的轴子场振幅值，导致重要的宇宙学现象：（a）在暴胀结束时由轴子引起的等曲率波动可能是高度非高斯的。(b)如果轴子定义了标准模型耦合的强度，那么人们就被引向了多重宇宙的具体实现。(c)如果轴子对应于暗物质，人们就有可能认为，在我们可观测的宇宙中，暗物质是从一个非平凡的初始条件开始的，这意味着未来调查的新特征。
2017-09-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Poly-instanton axion inflation
本文研究了在II型超弦理论中由多瞬子效应导出的轴子暴胀模型。多瞬子效应是由另一个瞬子修正的瞬子效应，它能产生具有双指数函数的模轴子势。虽然轴子有一个小值周期，但这个势可以有一个平坦的区域，因为它的导数被非微扰效应指数抑制。从宇宙暴胀的观点来看，这种势是有趣的。本文用数值方法研究了实现宇宙暴胀的可能性。我们还研究了它们的光谱指数和其他宇宙学观测值，数值。
2017-05-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inflection-Point Inflation with Axion Dark Matter in light of Trans-Planckian Censorship Conjecture
受最近提出的跨普朗克审查猜想（TCC）的启发，我们提出了一个含有轴子暗物质的拐点暴胀的规范$B-L$模型。膨胀期间的哈勃尺度（$H_{\rm inf}$）满足$H_{\rm inf} \lesssim 1$ GeV的TCC界限，轴子暗物质方案不存在轴子畴壁和等曲率问题，轴子衰变常数可以大于$10^{12}$ GeV。跷跷板机制被自动纳入模型中，所观察到的宇宙重子不对称性可以通过共振瘦生来再现。
2020-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Natural Framework for Chaotic Inflation
我们表明，通货膨胀与二次潜力自然发生在理论中，轴子类场混合4-形式。这样的轴子是有质量的，混合产生的质量受到轴子移动对称性的保护。4形式的背景自发地打破了这种对称性，并构成了一个迷你景观，在那里它们的通量可以通过膜的发射而改变。当4-形式支配能量密度时，暴胀可以开始。最终，这种能量被膜发射减少，轴子可以慢慢地滚向它的最小值，就像最简单的混沌暴胀一样。
2009-04-13 astro-ph gr-qc hep-ph
New potentials for string axion inflation
在Calabi-Yau流形上紧化的IIB型超弦理论框架下，提出了一种新的具有复结构模的轴子暴胀。暴胀子被确定为复结构模的轴子，其势源自通过镜像卡-丘流形的周期向量出现的瞬时修正。通过引入瞬变修正和某些三自通量，将轴对称位移分解为离散对称。我们提出的通货膨胀情景与Kähler模量稳定是相容的。本文还研究了复结构模膨胀情况下的典型再加热温度。
2017-05-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Geometrical Destabilisation of Ultra-Light Axions in String Inflation
我们对纤维膨胀的多场演化进行了详细的分析和数值分析，结果表明，无论模型的微观实现如何，两个超轻轴子之一的质量平方在膨胀过程中总是为负。这意味着相应的等曲率扰动经历了一个潜在的几何不稳定，这似乎使系统远离扰动制度。因此，我们的结论是，只有通过非微扰分析，快子等曲率扰动的反作用被适当地考虑在内，才能充分了解纤维膨胀的膨胀演变。
2019-03-04 astro-ph.CO hep-th
Preheating and Entropy Perturbations in Axion Monodromy Inflation
研究了简单轴子单值模型中规范场的预热，计算了诱导熵扰动及其对曲率涨落的影响。我们发现曲率扰动谱的修正有一个指数为$n_s = 5/2$的蓝谱。因此，这些感应模式对观测到的宇宙结构是无害的。由于光谱是蓝色的，存在着原始黑洞产生过剩的危险。然而，我们表明，观测约束很容易满足。
2016-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion dark matter from inflation-driven quantum phase transition
提出通过暴胀涨落产生轴子暗物质的新机制，利用有效曲率驱动量子相变增强轴子丰度，预测更低的衰变常数和更大的标准模型耦合，可被未来实验探测。
2024-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
The UV Sensitivity of Axion Monodromy Inflation
University of Cambridge（剑桥大学）
本文研究了轴子单峰膨胀在紫外启发模型中的敏感性，发现其宇宙观测值受远高于哈勃尺度的重场影响，通过双场扩展揭示轴子势的振荡调制导致重场持续激发，挑战了传统单场描述。
2026-04-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An Ignoble Approach to Large Field Inflation
我们研究了Kaloper和Sorbo提出的一个暴胀模型，其中暴胀子是一个具有次普朗克衰变常数的轴子，其势是通过与拓扑4-形式的场强混合产生的。这给出了一个“轴子单值暴胀”的4d结构：轴子在暴胀过程中缠绕多次，并从4-形式中吸取能量。经典理论等价于具有二次暴胀子势的混沌暴胀。这种模型可以产生由$(10^{16}\ GeV)^4$量级的能量密度驱动的“高尺度”暴胀，这产生了可能可用于CMB偏振实验的原始引力波。我们从四维有效场论的角度分析了这种情况下可能的修正，确定了可能抑制危险修正的物理慢滚潜力。这就产生了轴子衰变常数、暴胀子质量和4-形式电荷之间的约束关系。我们展示了这些模型是如何规避通常使高规模通货膨胀难以实现的基本约束的。具体来说，耦合到轴子四型扇区的模量必须具有高于膨胀哈勃尺度（$\la\ 10^{14}\ GeV$）的质量。也有来自态的约束，这些态由于轴子的多重缠绕而变轻，就像在这种情况下的显式弦论结构中发生的那样。此外，这种模型通常具有量子力学的“隧道模式”，其中轴子在绕组之间跳跃，这必须被抑制。最后，我们概述了可能的观测签名。
2010-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Consequences of String Axions
暴胀过程中产生的轴子涨落导致宇宙微波背景辐射的等曲率和非高斯温度涨落。根据先前的分析模型独立的弦轴子，我们考虑的后果，这些波动的测量两个额外的弦轴子。除了在暴胀期间轴子是无质量的之外，我们这样做与任何宇宙学假设无关。第一个轴子已被证明解决强CP问题的大多数紧化的杂种优势字符串，而第二个轴子，这并不解决强CP问题，服从一个质量公式，这是独立的轴子规模。我们发现，如果在H_inf \apprge 10 ^13 GeV的暴胀过程中，用普朗克偏振测量实验观测到由暴胀引起的引力波，那么第一个轴子的存在就被排除了，第二个轴子也不能服从标度无关的质量公式。在附录中，我们定量地证明了经常持有的假设，即温度T \apprle Λ_QCD可以忽略对零温度QCD轴子质量的温度修正。
2006-06-11 hep-th
Hierarchical Axion Inflation
我们提出了一种新的场论机制，用于从次普朗克衰变常数产生有效的跨普朗克衰变常数。使用最小的两个轴子和两个轴子衰变常数之间的层次结构足以通过非微扰效应实现暴胀，并且具有最小的调谐。暴胀运动完全保持在次普朗克区域内。我们概述了可能的战略嵌入模型中的弦论设置。
2014-07-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Standard Model-Axion-Seesaw-Higgs Portal Inflation. Five problems of particle physics and cosmology solved in one stroke
我们提出了一个最小的标准模型（SM）的扩展，提供了一个一致的图片粒子物理从电弱尺度到普朗克尺度和宇宙学从通货膨胀到今天。三个右手中微子$N_i$，一个新的色三重态$Q$和一个复的SM-单重态标量$σ$，它们的真空期望值$v_σ\sim 10^{11}$ GeV同时破缺轻子数和Peccei-Quinn对称性。在低能量下，模型简化为SM，增加了跷跷板产生的中微子质量和混合，加上轴子。后者解决了强CP问题，并解释了宇宙中的冷暗物质。暴胀子由$σ$和SM希格斯粒子的混合物组成，暴胀后宇宙的再加热通过希格斯入口进行。重子发生是通过热瘦生进行的。因此，在这个统一的标准模型-轴子-跷跷板-希格斯门暴胀（SMASH）模型中，粒子物理学和宇宙学的五个基本问题被一举解决。它可以通过即将进行的宇宙微波背景和轴子暗物质实验进行决定性的探测。
2017-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
