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
Lattice study of primordial black hole formation in bumpy axion inflation
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo(东京大学);ICRR, University of Tokyo(东京大学);Physics Division, Faculty of Science, Kanagawa University(神奈川大学);RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN(理化学研究所);Department of Physics, Tohoku University(东北大学)
利用格点模拟研究凹凸势轴子U(1)暴胀模型中曲率扰动的增强及其导致的原始黑洞形成,发现产生的黑洞丰度足以解释暗物质。
2026-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Axion, mu Term, and Supersymmetric Hybrid Inflation
我们展示了如何成功的超对称混合通货膨胀实现在现实的模型中,最小的超对称标准模型亩问题的决议是密切相关的轴子物理。伴随着轴子的标量场,如saxion,在膨胀期间和之后被密切监测,以确保轴子等曲率扰动低于观测极限。标量谱指数n_s约为0.96 - 0.97,而张量-标量比r(重力波的规范度量)远低于我们例子中的可观测范围。轴子畴壁被膨胀开,并且取决于轴子衰变常数f_a和μ参数的大小,轴子和/或最轻的超对称粒子组成宇宙中的暗物质。非热leptogenesis自然是实现这类模型。
2017-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis from left-handed neutrino production during axion inflation
我们提出,所观察到的物质-反物质不对称性可以自然地产生作为一个副产品的轴子驱动的慢卷膨胀耦合的轴子标准模型中微子。我们假设大统一尺度右手中微子是负责质量的标准模型中微子和希格斯场是轻的,在通货膨胀和发展的哈勃尺度真空期望值(VEV)。在这种设置中,滚动轴子在标准模型中微子中产生螺旋度不对称。在暴胀之后,这种螺旋度不对称性变成等于一个净轻子数,因为希格斯粒子的VEV会衰变,并被$SU(2)_{L}$ sphaleron部分地再处理成一个净重子数。
2016-02-22 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
The Different Regimes of Axion Gauge Field Inflation
在轴子规范场暴胀中,驱动宇宙暴胀的类轴子粒子与阿贝尔或非阿贝尔规范群的陈-西蒙斯密度耦合。在非阿贝尔规范群的情况下,这可以导致形成稳定、均匀和各向同性的规范场背景。我们研究了暴胀子和规范场在两个有效耦合参数:规范耦合和轴子衰变常数下的动力学。从遥远过去的Bunch-Davies真空出发,我们发现非平凡的规范场背景只有在宇宙微波背景(CMB)标度离开视界后才显著地出现。在这些尺度下,模型非常类似于阿贝尔轴子暴胀,从而自然地调和了非阿贝尔轴子规范场暴胀的张力与最新的CMB观测。我们进一步考虑这种设置的两个典型的UV-完成:多个Peccei-Quinn轴子和弦论中的轴子monodromy。在这两种情况下,我们发现,大多数的参数空间被排除在理论或观测约束。剩余的参数空间可以分为三个区域。(i)对于小规格耦合,我们恢复自然膨胀。对于大规范耦合的非阿贝尔规范理论要么(ii)模仿阿贝尔理论或(iii)非线性相互作用禁止线性分析的规范场扰动。
2019-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Perturbatively including inhomogeneities in axion inflation
本文提出一种高效微扰方案以考虑强反作用下轴子暴胀中轴子场的非均匀性,旨在准确捕捉偏离均匀场近似的偏差并自洽确定非微扰区的起始。
2024-02-13 astro-ph.CO hep-ph
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
Studying G-axion Inflation model in light of PLANCK
根据普朗克2015年的结果,大多数著名的正则大场暴胀模型都被证明是非常不受欢迎的。轴子膨胀就是这样的模型之一,随着CMB数据的日益岁差,它正在变得边缘化。在本文中,我们已经表明,与一个简单的Galileon型修改的边缘青睐的轴子模型称为G-轴子,我们可以把它们变成最受欢迎的模型之一,其可检测的预测$r$和$n_s$在其普朗克$1σ$范围内的参数范围广泛。有趣的是,正是这种修改在将暴胀预言转变为与轴子衰变常数$f$的显式值无关方面起着重要作用。然而,暴胀后的动力学对$f$有着重要的依赖性。对于每个G-轴子模型,都存在一个$f_c$的临界值,使得对于$f>f_c$,在暴胀后有振荡相,而对于$f<f_c$,在暴胀后有非振荡相.因此,我们得到了一个范围内的次普朗克值的模型参数,引起一致的通货膨胀。然而,对于亚普朗克轴子衰变常数,暴胀结束后的暴胀子场位形出现奇异。因此,为了使宇宙再热,我们在暴胀子第一次过零点的瞬间采用瞬时预热机制。令人惊讶的是,瞬时预热机制被证明是低效的,而不是通常的非振荡的精髓模型。对于另一类具有超普朗克轴子衰变常数的G-轴子模型,结合最新的普朗克结果,我们详细地进行了再热约束分析。
2018-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Dual axion-like field inflation
针对单场暴胀的局限,本文提出含两个单演主导势类轴子场的双场暴胀模型,证明其与当前宇宙学观测一致,为解决暴胀相关理论和观测难题提供新方案。
2025-08-24 astro-ph.CO hep-ph
Axion Inflation, Proton Decay and Leptogenesis in $SU(5)\times U(1)_{PQ}$
我们在一个非超对称SU(5)模型中实现暴胀,该模型基于轴子场与引力的非最小耦合。等曲率波动被充分抑制,轴子组成的暗物质,质子寿命估计的顺序为8 e34 - 3e 35年,所观察到的重子不对称性产生通过非热leptogenesis。低标度有色标量的存在确保了标准模型规范耦合的统一,也有助于稳定电弱真空。
2018-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Smooth hybrid inflation in a supersymmetric axion model
我们证明了在超对称轴子模型的框架下,光滑混合暴胀是自然实现的。识别Peccei-Quinn标量场作为infaton扇区的一部分,成功的暴胀发生再现的振幅和光谱指数的曲率扰动观察到的WMAP。在我们的模型中预测了一个相对较大的轴子等曲率扰动及其非高斯性。Saxion相干振荡具有很大的振幅,并主导着宇宙。随后的衰变产生了巨大的熵,稀释了不需要的遗物。Winos是这种情况下最轻的超对称粒子,在衰变中以非热的方式产生,并解释了暗物质。
2013-02-19 astro-ph.CO 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
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
Gravitational waves detectable in laser interferometers from axion-SU(2) inflation
色自然暴胀(CNI)是一个以SU $(2)$规范场耦合的轴子作为暴胀子的暴胀模型。在CNI中,规范场具有非零的真空期望值(VEV),这将导致引力波(GW)的增强。由于GWs的过度产生,普朗克观测排除了原始CNI。在这篇文章中,我们考虑了一个暴胀模型,其中规范场在CMB模离开视界后获得非零的VEV。此外,我们添加到模型中的另一个领域,占主导地位的宇宙和驱动膨胀后,轴子开始振荡和规范场VEV消失。通过数值模拟,我们找到了一个参数空间,增强的GWs不违反CMB约束,可以检测到未来的GWs观测,如BBO和ET。
2022-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Dilution of axion dark radiation by thermal inflation
Peccei-Quinn(PQ)机制中的轴子为解决粒子物理标准模型中的强CP问题提供了一个有希望的解决方案。相干产生的PQ标量场可能主导早期宇宙的能量密度,并衰变为相对论性轴子,这将与当前的暗辐射约束相冲突。我们研究了由$U(1)$规范希格斯场驱动的热膨胀稀释这种轴子的可能性。一个动机良好的额外规范$U(1)$是局部$B-L$对称性。我们还讨论了$U(1)_{B-L}$的情况下,在这样的宇宙学和一个可用的重子生成机制的含义。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Unifying inflation and dark matter with the Peccei-Quinn field: observable axions and observable tensors
提出了一个高尺度暴胀模型,其中Peccei-Quinn(PQ)场的径向部分与引力的非最小耦合起暴胀子的作用,QCD轴子是暗物质.如果PQ场在暴胀期间位于比真空中更大的半径处,则$\mathcal{O}(H/2π)$在轴子场中的量子涨落将导致更小的角涨落。这改变了膨胀期间的有效轴子衰减常数$f_a$,并显著减少了等曲率模式的产生。这种机制打开了一个新的窗口,在参数空间中的范围$10^{12}\text{ GeV}\lesssim f_a\lesssim 10^{15}\text{ GeV}$的轴子衰变常数是兼容的可观察到的大$r$。$f_a$允许的精确范围取决于再加热的效率。该模型还预测了$r=10^{-3}$的最小可能值。新的窗口可以探索通过测量$r$可能与\textsc{Spider}和建议CASPEr实验搜索高$f_a$轴子。
2014-10-07 astro-ph.CO hep-ph
CMB constraints on $U(1)$ axion warm inflation
提出类轴子粒子与$U(1)$规范场相互作用的温暴胀模型,利用电磁场热涨落产生耗散与反作用,并借助CAMB和CosmoMC以CMB数据约束参数。
2025-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from axion inflation in the gradient expansion formalism. Part I. Pure axion inflation
University of Münster(明斯特大学);The University of Tokyo(东京大学);Taras Shevchenko National University of Kyiv(基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学)
本文研究了轴子膨胀中引力波的产生,采用梯度展开形式法分析纯轴子膨胀模型,发现未来引力波探测器可能只能探测到强反作用区域的引力波信号,这与暗辐射能量密度上限存在冲突。
2026-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Axion-driven hybrid inflation over a barrier
我们提出了一个方案,一个轴子样的字段驱动通货膨胀,直到一个潜在的障碍,保持瀑布场在原点,消失和瀑布过渡发生。这样一个屏障将暴胀的规模与瀑布式转变的规模分隔开来。我们发现观测到的宇宙微波背景谱表明暴胀子的衰变常数远低于普朗克尺度,暴胀哈勃参数的范围很宽。此外,我们的模型涉及暗物质候选者,包括暴胀子本身。此外,对于一个复杂的瀑布场,我们可以确定宇宙学的Peccei-Quinn标度与强CP问题。
2021-08-04 astro-ph.CO 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
Domain wall and isocurvature perturbation problems in axion models
轴子模型有两个严重的宇宙学问题,畴壁和等曲率微扰问题。为了解决这些问题,我们研究了Linde模型,其中的Peccei-Quinn(PQ)标量场值在暴胀期间是大的。在这个模型中,PQ场的涨落在暴胀后通过参数共振而增长,可能产生稳定的轴子弦,这导致畴壁问题。我们用晶格模拟研究了轴子弦的形成。结果表明,在混沌暴胀中,只要初始失准角θ a小于O(10^{-2}),轴子模型就不存在畴壁和等曲率扰动问题。此外,在一般的暴胀模型中,轴子也可以解释破缺标度v \simeq 10^{12-16} GeV和暴胀过程中哈勃参数H_{inf} \lesssim 10^{11-12} GeV的暗物质。
2013-11-12 astro-ph.CO hep-ph
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
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
Axion inflation with gauge field production and primordial black holes
在暴胀子为赝Nambu-Goldstone玻色子(轴子)且暴胀子与某个规范场耦合的宇宙学情形下,研究了辐射时代开始时原初黑洞(PBH)的形成过程.在这个模型中,暴胀伴随着规范量子的产生,并且预测了小尺度下曲率功率谱振幅的强烈上升(以及非高斯性)。我们表明,PBH搜索的数据可以用于导出的基本约束的模型参数在这样的轴子膨胀的情况下。我们比较我们的数值结果与类似的结果发表在早些时候,在林德等人的工作。
2014-10-19 astro-ph.CO hep-ph
Dynamics of Peccei-Quinn Breaking Field after Inflation and Axion Isocurvature Perturbations
Peccei-Quinn机构存在等曲率扰动问题。如果Peccei-Quinn破裂尺度在充气期间较大,则等曲率扰动被抑制。然而,Peccei-Quinn破缺场在暴胀后的振荡,由于参数共振效应导致畴壁的形成。本文详细讨论了Peccei-Quinn破缺场在暴胀后的演化,提出了一个参数共振无效因而不形成畴壁的模型。我们还讨论了我们的模型与超对称理论的一致性。
2015-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Axions in Cold Dark Matter and Inflation Models
本论文的研究对象是不可见的轴子和更一般的类轴子粒子族。不可见的轴子是一种假设的基本粒子,也是冷暗物质的候选者。我提出了一个改进的计算的参数空间的冷暗物质轴子在标准宇宙学的约束,其中包括贡献的非谐性的轴子潜力和从衰变的轴子弦。在这种情况下,我更新了冷暗物质轴子的质量值,发现值$(67\pm17){\rm μeV}$,比以前的计算大约大了一个数量级。首次研究了非标准宇宙学场景对轴子冷暗物质参数空间的影响。特别是,我认为低温再加热和kination宇宙学的情况下,我表明,冷暗物质轴子的质量可以从标准的宇宙学场景中的值不同的数量级。最后,我考虑类轴子粒子的家庭,假设这些粒子作为暴胀子的背景下,温暖的通货膨胀。我发现,轴子能量尺度$f$,在标准的通货膨胀的情况下是普朗克质量的顺序,可以降低到更安全的大统一理论尺度$f \sim 10^{16}{\rm GeV}$。我还约束参数空间和引力波的数量从这个模型,使用威尔金森微波各向异性探测器7年的数据的结果。
2011-11-22 astro-ph.CO hep-ph
The strong backreaction regime in axion inflation
该研究首次捕捉轴子暴胀强反作用期间的非均匀性与完整动力学范围,发现非均匀效应带来多项新结果,对轴子暴胀的现象学及引力波、原初黑洞相关研究有重要意义。
2023-04-28 astro-ph.CO hep-ph
Radiative Axion Inflation
普朗克数据有力地排除了简单的$λϕ^4$暴胀情景。这也是一种情况下,模型的轴子暴胀,其中暴胀场是径向部分的佩切-奎因复杂的标量场。在这封信中,我们表明,对于KSVZ模型,它是可能的,以匹配的数据,考虑到辐射校正的树水平的潜力。在写出单圈Coleman-Weinberg势后,我们证明了由于重夸克在$SU(3)_c$下带电,为了解决强CP问题,很容易产生辐射平台.我们还给出了一个计算暴胀观测量的数值例子,并预言重夸克具有质量$m_Q \gtrsim 10^3TeV$。
2019-08-05 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
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
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
Light axion-like dark matter must be present during inflation
类轴子粒子(ALP)可能构成所观察到的冷暗物质(CDM)的全部。ALP的参数空间取决于粒子$m$的质量和膨胀$H_I$的能量尺度,后者受未探测到原始引力波的约束。我们发现,HI上的约束意味着存在的质量尺度$m_χ= 10 {\rm \,neV} ÷ 0.5 {\rm \,peV}$,取决于ALP的敏感性$χ$,这样的能量密度的ALP的质量小于$m_χ$是太低,以解释目前的CDM预算,如果ALP字段已起源结束后的通货膨胀。这个界限影响了超轻轴子(ULA),它最近作为CDM候选者重新流行起来。光($m < m_χ$)的ALP可以是CDM候选人,只有当ALP领域已经起源于暴胀期间,在这种情况下,参数空间的限制由非检测轴子等曲率波动。我们评论的影响,这些界限从额外的物理超出了标准模型,除了ALP。
2018-11-01 astro-ph.CO hep-ph
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
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
Reheating after Axion Inflation
研究轴子暴胀模型中暴胀子通过Chern-Simons耦合与非阿贝尔规范场作用的再加热过程,发现并非如预期般立即完成,而是由暴胀子凝聚体、粒子或胶球主导宇宙后经微扰衰变完成。
2025-03-03 astro-ph.CO 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
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
Gravitational wave background from vacuum and thermal fluctuations during axion-like inflation
我们重新审视的框架轴子类通货膨胀的可能性,即耦合的暴胀到一个非阿贝尔拓扑电荷密度可能会导致产生一个快速热化热浴。色散(质量)和吸收(摩擦)效应都包括在内。对于唯象可行的参数,系统仍然处于弱温膨胀状态(热摩擦$\ll$哈勃率)。对于张量扰动,我们导出了一个包含真空和热产生的插值公式。后者在LISA窗口中产生与模型无关的频率形状$\sim f_0^3$,其系数允许测量热时期的最大剪切粘度。然而,要找到系数大到足以观测的模型是一个挑战。
2022-12-13 astro-ph.CO hep-ph
Comparative study of the strong backreaction regime in axion inflation: the effect of the potential
本研究系统探究轴子暴胀中强背反应机制下势能的影响,发现新特征具有普遍性,主要差异在于暴胀延长,且均匀背反应方法不适用于该机制。
2025-05-26 astro-ph.CO hep-ph
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
Higgs inflation and suppression of axion isocurvature perturbation
指出在DFSZ轴子模型中,如果Higgs场在暴胀过程中获得较大的场值,那么轴子等曲率微扰对宇宙学的约束将被放松。这种情况与希格斯暴胀模型是一致的,在希格斯暴胀模型中,两个希格斯双重态具有非最小耦合,并扮演暴胀子的角色。
2015-05-22 hep-ph
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
Tensor Spectra Templates for Axion-Gauge Fields Dynamics during Inflation
如果$SU(2)$规范场与一个轴子耦合,那么在暴胀过程中,它们可以产生大的引力波,而轴子可以是暴胀子,也可以是旁观者场。产生的张量功率谱$\mathcal{P}_h$的形状取决于轴子势的形式。我们推导出解析表达式,并提供了一般的模板$\mathcal{P}_h$为各种类型的观众轴子潜力。此外,我们探讨了可探测性的振荡功能,这是目前在$\mathcal{P}_h$的情况下,轴子monodromy模型,未来可能的CMB B模式偏振观测。
2019-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Landscape and Natural Inflation
多个轴子在各种移位对称性破缺项的存在下形成一个景观。永恒的暴胀填充了轴子景观,通过气泡成核不断创造新的宇宙。慢卷暴胀发生在隧穿事件之后,如果一个非常平坦的方向与超普朗克衰变常数出现由于对齐机制。我们研究了轴子景观场景中的真空结构以及可能的暴胀动力学,发现暴胀子动力学是由自然暴胀或多自然暴胀给出的。在衰减常数较大的情况下,可以用二次混沌暴胀来近似,但在暴胀持续时间较短的情况下,二次混沌暴胀是不利的。因此,如果谱指数和张量标量比与二次混沌暴胀不同,则可能存在可观察到的气泡成核痕迹。此外,暴胀子势的小调制的存在是轴子景观中的一个共同特征,它产生了一个相当大的,几乎恒定运行的标量谱指数在CMB尺度。如果某些轴子与无质量的规范场耦合,也可以产生等边型的非高斯性。
2015-04-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Solving Cosmological Problems of Supersymmetric Axion Models in an Inflationary Universe
我们根据超引力中暴胀子衰变的最新发展,重新审视了轴子模型的暴胀宇宙学。我们发现,如果在暴胀过程中色动子场具有大的初始振幅,并在大爆炸核合成之前衰变,那么所有的宇宙学困难,包括引力子、轴子的过度产生和轴子等曲率涨落,都可以避免。
2008-04-28 hep-ph
Brane-Antibrane Backreaction in Axion Monodromy Inflation
我们计算了D5和反D5膜之间的相互作用势,这些膜包裹着遥远但同源的2-圈。相互作用势在分离半径上是对数的,并且在无穷远处不解耦。我们发现,对数反反应是通用的5膜包装遥远,但同源的2-周期,我们认为,这不稳定模型的轴子单值膨胀涉及NS 5膜反膜对在单独的翘曲喉向一个不受控制的区域。
2011-10-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Production and backreaction of massive fermions during axion inflation with non-Abelian gauge fields
研究了在经典SU(2)规范场背景下轴子驱动暴胀过程中大质量类矢量费米子的产生和反反应。我们证明了由于与费米子的相互作用而产生的所有紫外发散都可以被轴子波函数的重整化和规范耦合所吸收。费米子-轴子相互作用的影响在对称性要求的无质量极限中消失。对于质量极大的费米子,在轴子、规范场和引力场之间会产生接触相互作用。在这个质量极限下,我们发现通常的轴子-规范场相互作用被诱导,然而,另外我们观察到轴子自相互作用的出现,以及轴子与爱因斯坦张量的动力学编织。这些新的轴子衍生物的相互作用提出了有趣的机会,模型的建立和现象学。
2022-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
About the isocurvature tension between axion and high scale inflationary models
目前的工作表明,轴子和高能暴胀的情况下,可以避免等曲率张力考虑一个双场暴胀模型,包括隐藏的Peccei-Quinn希格斯和标准模型之一。我们提出的拉格朗日量中的某些项明确违反了Peccei-Quinn对称性,但在当前时代,它们的影响完全可以忽略不计。由此产生的机制允许一个大的值的轴子常数,顺序$f_a\sim M_p$,从而抑制轴子等曲率波动,即使当膨胀$H_{inf}$的规模非常高,顺序$H_{inf}\sim M_{gut}$。这个数值在希格斯暴胀模型中是典型的。本文还分析了这种情况下拓扑缺陷的形成,并指出在一定的假设下,从宇宙学的观点来看,它们的影响不是灾难性的。
2016-06-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards Universal Axion Inflation and Reheating in String Theory
最近的BICEP 2测量的B-模式表明,在暴胀宇宙学中,一个大的张量标量比,这指向trans-Planckian演化的暴胀子。我们提出了可能的弦理论实现。自然和轴子单值膨胀计划的IIB型大体积方案的框架内。在这两种情况下的暴胀子是由普遍的轴子和它的潜在的F-项产生在subleading阶。我们的模型显示出一个自然的机制,暴胀衰变成主要的标准模型粒子。
2014-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational waves from axion inflation in the gradient expansion formalism. Part II. Fermionic axion inflation
Institute for Theoretical Physics, University of Münster(明斯特大学理论物理研究所);Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo(东京大学 Kavli 宇宙粒子与宇宙学研究所(WPI));Physics Faculty, Taras Shevchenko National University of Kyiv(基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学物理系)
本文研究费米子轴子膨胀对引力波谱的影响,发现费米子对电磁场的产生产生阻尼效应,使引力波信号在LISA和ET探测范围内而不违反ΔN_eff上限。
2026-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph