Dark energy from the string axiverse
弦论认为，存在着大量的类轴子场，它们的质量分布在几十年内。在这里，我们表明，这些想法借给自己的一个模型的精髓没有超普朗克场漂移，所有的无量纲数是为了统一。该方案解决了“为什么是现在”的问题，即，为什么加速膨胀直到最近才开始，通过暗示暗能量支配的开始是随机发生的，在宇宙时间内每单位对数间隔的概率缓慢下降。标准的轴子势要求我们假设大多数没有变成暗能量的轴子场会迅速衰变。不过，引入稍微修改的轴子势，就避免了这些衰变的需要。在任何一种情况下，像我们这样的宇宙大约在100个宇宙中出现。这种情况可能会产生一系列可观察到的后果。
2014-09-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Fuzzy Axiverse from String Theory
本文在IIB型弦理论框架下构建模糊轴子暗物质模型，基于超过35万个Calabi-Yau紧致化的穷举系综系统分析错位产生机制，揭示暗物质由模糊轴子与较重轴子混合组成，并探讨自动微分优化策略在弦轴子宇宙探索中的应用。
2025-02-04 hep-ph hep-th
A Soliton Solution for the Central Dark Masses in 47- Tuc Globular Cluster and Implications for the Axiverse
我们对球状星团47-Tuccino中心恒星的上升自行提供了驻波解释，这些恒星的上升自行相当于总质量的$\simeq 0.44\%$。我们表明，这可以解释为暗物质的光玻色子组成的孤子核心，$ m \geq 10^{-18} eV $，对应于$ \leq 0.27 pc$，作为一个替代方案，一个单一的黑洞（BH）或最近提出的恒星BH残余物的浓度。这一点特别重要，因为在没有重核的情况下，拥有一个具有上述半径的浓缩恒星BH残留物是非常具有挑战性的，因为三个天体的相遇会阻止BH如此浓缩。我们认为这个核心是由这个球状星团在围绕我们银河系的暗晕运行时被深引力势捕获的暗物质发展而来的。这个玻色子可能是第二个轻轴子的证据，除了$10^{-22} eV$的较轻玻色子之外，矮球状星系的大暗核暗示了占主导地位的暗物质。两个这样的轻玻色子质量标度的识别有利于广义弦论预测的一个广泛的，离散的质量谱的轴子标量场。
2020-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Axion dark matter with explicit Peccei-Quinn symmetry breaking in the axiverse
本文研究了早期宇宙中显式PQ对称性破缺下QCD轴子与ALP的质量混合及能级交叉现象，发现该机制可抑制QCD轴子遗迹密度并增强ALP遗迹密度，可能引发轴子畴壁、纳赫兹引力波和原初黑洞等宇宙学效应。
2024-08-28 astro-ph.CO hep-ph
The QCD Axion: A Unique Player in the Axiverse with Mixings
本文研究轴子宇宙中QCD轴子与其他轴子混合时的动力学，发现其丰度增强可拓宽暗物质参数区域，并可能形成多组分暗物质。
2023-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Friendship in the Axiverse: Late-time direct and astrophysical signatures of early-time nonlinear axion dynamics
弦论的一般低能预言是存在大量的轴子，通常被称为弦轴宇宙。轴子也有一个自然的宇宙学产生机制，真空错位，使它们成为动机良好的暗物质（DM）候选者。许多关于轴子产生的工作都考虑了单个自由轴子的情况，但在现实的轴宇宙中，弦轴子被期望密集地分布在质量的许多数量级上，并通过它们的联合势相互作用。在本文中，我们表明，在这种潜在的非线性导致一种新的类型的共振能量转移与附近的质量的轴子之间。这种共振通常将能量从具有较大衰变常数的轴子转移到具有较小衰变常数的轴子，并导致大量签名。这些包括增强的直接探测前景的共振对，即使是一个小的暗物质的子组件，并提高小规模的结构，如果对是大部分的DM。不久的将来，ADMX和DM Radio等实验的迭代将对这种情况敏感，DM子结构的天体物理探测也是如此。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
String Axiverse Enhancement of Superradiant Dark Matter Production
University of Groningen（格罗宁根大学）；Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra（科英布拉大学科学与技术学院）；Centro de Física da Universidade de Coimbra（科英布拉大学物理中心）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院天体物理学系）
研究弦理论中大量轻轴子通过霍金辐射和超辐射增强原初黑洞产生暗物质的机制，扩展了暗物质以微玻色子星形式存在的参数空间。
2026-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evaporating primordial black holes, the string axiverse, and hot dark radiation
我们表明，原始黑洞（PBH）发展不可忽略的自旋通过霍金发射的大量轴子一般存在于弦论紧化。这是因为标量可以在无角动量模式（$l=0$）下发射，在这种模式下，没有角动量从BH中移除，因此足够多的标量可以补偿费米子、规范玻色子和引力子发射产生的自旋下降。由此产生的$10^8$ - $10^{12}$ kg PBH的特征自旋分布可能由未来的伽马射线观测站测量，前提是PBH丰度不是太小。这产生了一个独特的探测光标量的总数在基本理论，独立于如何弱，他们与已知的物质相互作用。目前由霍金辐射产生的热的MeV-TeV的轴子的局部能量密度可能超过$ρ_{\rm CMB}$。蒸发对PBH的约束也有所减弱。
2021-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axiverse Baryogenesis
University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；University of Washington（华盛顿大学）；International Centre for Theoretical Physics（国际理论物理中心）
轴子宇宙通过引入额外的Peccei-Quinn对称性和新的耗散通道，解决了QCD轴子在重子不对称性和暗物质生成中的矛盾问题。
2025-11-19 hep-ph
The Dark Dimension meets the Axiverse
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；CERN（欧洲核子研究组织）
该研究结合暗维与轴子宇宙场景，发现轴子塔可参与暗物质冻入产生，其能量注入的稀释效应能使暗维暗物质避开强宇宙学约束，还开发了评估塔碎裂的连续体方法。
2026-07-31 hep-ph hep-th
Axiverse Strings
如果QCD轴子解决了强CP问题，那么轻的类轴子粒子（ALP）将在弦论-弦轴宇宙中普遍存在。这种ALP可以是QCD轴子，构成暗物质（DM）或辐射，精华，并导致新的力量。弦ALP也有望产生宇宙学上重要的全局轴子弦的多样性。我们研究了这些轴向宇宙弦的性质，包括模稳定的重要作用，发现弦核提供了不同解压缩的“门户”--确切地说，弦核探索了模空间的大凯勒或复杂结构边界。通常对于全局弦，弦间分离的张力$T_1\sim Λ^2 \log(LΛ)$为$L$，而$Λ$可以很小，为$\ll M_{\rm pl}$。在距离弦很远的地方，有潜在的新特征，涉及标准模型（SM）参数（汤川耦合、规范耦合、质量）的变化和等效原理的违反。
2021-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave forest from string axiverse
在弦论中预言的轴子可能有一个标量势，它的势区比传统的余弦势要浅得多。我们首先表明，位于这样的浅电位区域的轴子一般经历突出的共振不稳定性：众所周知的窄共振和/或拍打共振，这还没有得到很好的研究。我们还研究了基于晶格模拟的这些共振不稳定性引起的轴子的非线性动力学。我们发现，弦轴子在不同的质量范围内产生引力波（GW）的峰值在不同的频率确定的质量尺度，被称为GW森林。这可能使我们能够通过未来的多频GW观测来探索弦轴向。我们还研究了解释目前暗物质成分的轴子产生的引力波。
2018-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Miniclusters in the Axiverse
如果暗物质是一种类似轴子的粒子，那么现今遗迹丰度的很大一部分可能会集中在紧凑的引力束缚的小星团中。我们研究了与暗物质遗迹密度约束相容的微星系团质量。如果它们是由PQ对称性破缺产生的涨落形成的，那么小星系团的质量可能高达数百个太阳质量，尽管在大多数参数空间中它们要轻得多。这些物体的大小通常在天文单位的几个数量级之内。我们还表明，如果一个轴子从一个隐藏的部门与一阶相变，需要相对较长的时间才能完成质量，可以形成miniclusters。因此，它们可以出现在PQ对称性在暴胀之前被破坏的模型中，与大的轴子衰变常数和弦论UV完成相容。
2017-02-08 hep-ph
Detecting the $π$-axiverse through parametric resonance
Brown University（布朗大学）；University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences (HIAS-UCAS)（中国科学院大学杭州高等研究院）
本研究针对有别于弦轴子宇宙的$\pi$-轴子宇宙多轴子模型，探究轴子星不稳定性引发的光子参量共振辐射信号，通过数值方法确定MeerKAT等射电望远镜可探测的参数空间，推动多轴子-伸缩子暗物质的间接探测研究。
2025-08-06 hep-ph
Axiverse Lampposts
University of Washington（华盛顿大学）；International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（国际理论物理中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）
本文通过N个耦合轴子模型研究弦轴子景观，发现轴子场范围随N增加而缩小，且最重模式与最小动能本征值对齐，导致探测前景受抑制，但QCD轴子例外，并指出耦合轴子暗物质在低尺度暴胀下对初始条件的调谐更宽松。
2026-05-30 hep-ph hep-th
Large-Scale Structure Probes of the Post-Inflationary Axiverse
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Theoretical Physics Department, CERN（欧洲核子研究中心理论物理部）；Physik-Institut, Universität Zürich（苏黎世大学物理研究所）；Department of Astronomy & Astrophysics, University of Chicago（芝加哥大学天文学与天体物理学系）；Kavli Institute for Cosmological Physics（卡弗里宇宙学物理研究所）
研究暴胀后轴子暗物质通过弦-畴壁网络产生等曲率扰动，利用高红移星系紫外光度函数、Lyman-α和CMB数据约束轴子质量，首次给出暴胀后轴子暗物质的主导宇宙学极限。
2026-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Bayesian inference on Calabi--Yau moduli spaces and the axiverse: experimental data meets string theory
King's College London（伦敦国王学院）；Rice University（莱斯大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本研究通过贝叶斯推断在卡比利亚-尤卡模空间中分析轴子物理，结合实验数据和弦论，探索超轻轴子在暗物质中的作用。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Stochastic Axiverse
除了黑洞的超辐射和CMB偏振的旋转等壮观的特征外，弦轴宇宙中出现的大量轴子可能具有潜在的危险意义。一个例子是由错位机制导致的残余轴子和模量的宇宙学过剩，在上述信号可能被观察到的区域中更明显，即对于大的轴子衰变常数。在这项工作中，我们研究的最低要求，以软化这个问题，并表明，基本要求是一个长期的低规模通货膨胀。然而，在这种情况下，如果暴胀的哈勃尺度低于$O(100)$ eV左右，那么早期宇宙中就不会产生残余的DM轴子。某些轴子的宇宙学产生可能会被激活，通过错位机制，如果它们的潜在最小值在暴胀和今天之间发生变化。作为一个特殊的例子，我们详细研究了最大错位机制如何稀释危险的轴子的影响，并允许生产轴子DM在一个受控的方式。在这种情况下，实现该机制的轴子的势在暴胀时期和今天之间移动了一个因子$Δθ=π$，轴子开始从其势的顶部振荡。我们还表明，轴子与质量$m_a\sim O(1-100)\, H_0$实现最大错位机制一般表现为暗能量的衰减常数，可以采取的值远低于普朗克尺度，避免与超普朗克尺度的问题。最后，我们简要地研究了基本的现象学意义的机制和评论的兼容性，这种类型的最大错位的精髓与沼泽地的标准。
2021-09-12 hep-ph hep-th
The Spectrum of the Axion Dark Sector, Cosmological Observable and Black Hole Superradiance Constraints
一致的量子引力框架经常预言大量超轻赝标自由度的存在，形成弦轴宇宙的唯象景观。额外维度的紧致流形和真空的复杂性决定了这些场可能具有跨越数十年的宇宙学重要尺度的参数。对双星和超大质量黑洞系统的天体物理观测可以通过超辐射现象排除某些超轻质量玻色子的存在。在这项工作中，它示出了如何使用这些测量来约束多玻色子场论的质量的统计分布的属性，受到轴子场对准模型和M理论中的弦轴向的明确实现的启发。这样的方法可以排除$N_{\rm ax} \geq 30$类轴子场的范围内的质量分布宽度和中心值跨越许多数量级，涵盖了重要的暗扇区和大统一理论的轴子现象。这是证明了在弦论和M-理论，在某些情况下的质量分布采取普遍形式的随机矩阵理论中发现的几个例子的轴子。
2018-11-14 hep-ph hep-th
Probing ALPs and the Axiverse with Superconducting Radiofrequency Cavities
具有电磁耦合的类轴子粒子（ALP）长期以来一直被假定为标准模型的扩展。弦论预言了一个由许多轻轴子组成的“轴宇宙”，其中一些可能构成宇宙中的暗物质和/或解决强CP问题。我们提出了一个新的实验，使用超导射频（SRF）腔，这是敏感的光ALP独立的宇宙暗物质密度的贡献。壳外ALP将产生麦克斯韦方程中的立方非线性，使得如果SRF腔以频率$ω_1$和$ω_2$泵浦，则在ALP存在的情况下，将存在具有频率$2ω_1 \pm ω_2$的模式中的功率。我们的设置在精神上类似于光穿透墙壁（LSW）实验，但由于泵浦场本身有效地将ALP转换回单个腔体内的光子，我们的灵敏度随外部场的强度而不同，与OSQAR等实验相比，在利用现有技术的同时，可以实现更高的范围。此外，一个定义明确的增加灵敏度的计划有一个有保证的物理结果：在低于电子质量的能量下首次观察到低能QED的欧拉-海森堡项。我们讨论了如何ALP的贡献可以从QED的贡献，通过一个合适的选择泵模式和腔的几何形状，并得出结论，通过描述我们提出的方案的实验ALP的最终灵敏度。
2019-07-12 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Gravitational waves from the Axiverse
本研究探讨弦理论中多轴子场景下弦-畴壁网络的形成与稳定性，揭示多瞬子效应导致畴壁衰变及网络湮灭产生具独特频谱的随机引力波背景，为探测弦理论轴子及研究暗物质提供新途径。
2025-02-17 hep-ph
Ultra-light Axions: Degeneracies with Massive Neutrinos and Forecasts for Future Cosmological Observations
弦论的一个普遍预言是存在许多轴子场。最近有人认为，许多这些领域应该是轻的，像众所周知的QCD轴子，导致可观察到的宇宙学后果。本文详细研究了所谓的弦轴宇宙对大尺度结构的影响，重点是密度扰动的形态和演化、宇宙微波背景的各向异性以及遥远星系的弱引力透镜。我们量化的具体影响，将出现从存在的轴子字段和突出可能的简并，可能会出现在大规模中微子的存在。我们特别注意理解不同的物理效果和尺度。然后，我们预测弦轴向宇宙可能会受到约束，并表明，与不同的观察相结合，它应该有可能检测到一小部分的超轻轴子的暗物质的百分之几。
2013-02-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Strong bound on canonical ultra-light axion dark matter from the Lyman-alpha forest
我们提出了一个新的超轻轴子（超轻）暗物质质量$m_\text{a}$的界限，使用莱曼α森林寻找抑制宇宙结构的增长：95%的下限$m_\text{a} > 2 \times 10^{-20}\,\text{eV}$。这强烈地反对（$> 99.7\%$可信度）$10^{-22}\,\text{eV} < m_\text{a} < 10^{-21}\,\text{eV}$的正则化，其动机是弦轴向和冷暗物质模型中可能的张力的解决方案。我们加强了以前的等效边界约一个数量级。我们证明了我们的研究结果的鲁棒性，使用改进的流体动力学模拟的优化仿真器。
2020-12-24 astro-ph.CO hep-ph
The Spectrum of the Axion Dark Sector
轴子出现在粒子物理学的标准模型的许多理论扩展中，特别是“弦轴宇宙”。如果轴子质量$m_a$和（有效）衰变常数$f_a$在特定范围内，那么轴子对宇宙学暗物质和暗能量密度有贡献。我们计算背景宇宙学（准）观测模型与大量的轴子场，$n_{\rm ax}\sim \mathcal{O}(10-100)$，质量和衰变常数从统计分布。这将参数的数量从$2n_{\rm ax}$减少到少量的“超参数”。我们考虑了一些分布，从那些纯粹出于统计考虑，到那些根据一类M-理论模型指定结构的分布。使用贝叶斯方法，我们能够约束分布的超参数。在某些情况下，超参数可能与弦论有关，例如限制轴子与模的数量比，或提供正确的遗物密度所需的典型衰变常数标度。我们的方法结合使用随机矩阵理论和贝叶斯网络。
2017-06-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
String Theory and Grand Unification Suggest a Sub-Microelectronvolt QCD Axion
结合弦理论与大统一理论，通过幺正性论证和KS系综紧致化，将QCD轴子质量约束在10^-11至10^-8 eV范围，并指出该范围对暗物质搜索相关，且KS轴子景观最多约47个轴子，未能解释DESI暗能量提示。
2025-05-21 hep-ph hep-th
Observational Constraints on Axion(s) Dark Energy with a Cosmological Constant
本研究提出含振荡轴子势与宇宙学常数的暗能量模型，经观测数据验证，亚普朗克衰变常数可行，且优于ΛCDM，并抑制星系团计数。
2022-08-02 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
Gravitational probes of ultra-light axions
轴子是一种假设的、动机良好的暗物质粒子，它的存在可以解释强相互作用中没有电荷宇称破坏。除了这个原始动机，质量为$10^{-33}\,{\rm eV}\lesssim m_{\rm a}\lesssim 10^{-10}\,{\rm eV}$的超轻轴子（ULA）的“轴宇宙”也从弦论中出现。根据质量的不同，这种暗能量对暗物质密度有贡献，或者说，表现得像暗能量。在这些质量下，ULAs的经典波状特性在天文学上表现出来，可能会缓解本地群体尺度上$Λ$ CDM范式内的观测紧张局势。ULA还提供小尺度上的特征，如结构抑制、干涉图案和孤子，以将它们与较重的暗物质候选者区分开来。通过它们的引力印记，在目前允许的参数空间中的ULA提供了一系列观测测试，以在未来十年中实现目标，改变了对微波背景各向异性、星系聚类、沿类星体视线中性氢的莱曼- $α$吸收、脉冲星计时和黑洞质谱的标准预测。
2019-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Energy Radiation
我们表明，如果暗能量随时间演化，它的动力学成分可能是由暗辐射浴占主导地位。在目前的限制下，这种辐射的能量密度可能是宇宙微波背景的$\sim 10^4$倍。我们展示了特定的模型，其中滚动标量场产生不同形式的暗辐射，如隐藏的光子，毫荷电粒子，甚至标准模型中微子。我们发现，对晚期宇宙膨胀历史的主导作用取决于一个单一的参数以外的$Λ$ CDM，即今天的暗辐射的温度。对这种修正膨胀率的宇宙学观测可以为这种情况提供一个引人注目的签名。暗辐射本身甚至可以在实验室实验中直接检测到，这表明对暗能量性质的更广泛的实验计划。
2020-12-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Correlation between Dark Matter and Dark Radiation in String Compactifications
弦紧化中的再加热一般是由最轻模量的衰变驱动的，最轻模量的衰变产生标准模型粒子、暗物质和表现为暗辐射的亮隐藏扇区自由度。这种共同的起源使我们能够发现暗物质和暗辐射之间有趣的相关性。通过结合现有的中微子种类有效数N_eff的上界和费米数据中作为暗物质质量m_DM的函数的再加热温度的下界，我们得到了（N_eff，m_DM）平面上的强约束.在这个平面上的大部分允许区域对应于非热的场景与希格斯诺类暗物质。只有当N_eff趋于其标准模型值时，才允许热暗物质。我们表明，上述情况是实现微扰模稳定的模型中，暗辐射的生产是不可避免的，因为大量的封闭弦轴子保持轻，不被吃掉异常U（1）s。
2014-01-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A model of light dark matter and dark radiation
我们提出了一个暗物质和暗辐射的模型，基于强耦合的暗${\rm SU}(5)$规范理论与基本和十重态暗夸克。该模型支持轻暗重子，尊重手征对称性，这是电中性的，但具有电磁形状因子，也是一个轻暗轴子。由于暗重子与标准模型粒子的耦合与禁闭尺度的平方成反比，暗重子会变成热的暗物质或冷的暗物质，这取决于暗物质的禁闭时间。对于禁闭尺度$Λ\sim 10-10^3~{\rm GeV}$，质量约为$ 1~{\rm GeV}-1~{\rm MeV}$的暗重子变成自然小磁矩的冷暗物质，并给出正确的残余丰度。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological constraints on axionic dark radiation from axion-photon conversion in the early Universe
轴子在弦论中似乎无处不在，其中一些可能是由重标量衰变产生的非热，有助于暗辐射。研究了在原初磁场存在下，由轴子暗辐射通过轴子-光子转换产生的光子的各种宇宙学效应，导出了轴子-光子耦合与原初磁场结合的严格约束.
2013-08-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Revisiting axion dark matter with nonlinear transitions
本文通过精确研究轴子谱，重新审视了非线性跃迁对轴子暗物质的影响，指出在较小衰变常数参数区域估算丰度需谨慎，并探讨了模量受激衰变产生轴子的情景及相关现象。
2025-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation and Dark Matter in Large Volume Compactifications
我们认为，暗辐射是自然产生的衰减的整体体积模量在大体积的情况下。我们认为隔离和非隔离的情况下，并发现，轴超伙伴的模量产生的模量衰减，它可以解释暗辐射的观察建议，而通过Giudice-Masiero项模量衰减的总衰减率的主要贡献。在隔离的情况下，由模量衰减产生的最轻的超对称粒子自然可以解释观测到的暗物质密度。另一方面，在非隔离的情况下，超对称粒子不是由模衰变产生的，因为软质量是重引力子质量的量级。QCD轴子将是一个可信的暗物质候选者。
2012-11-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB Spectral Distortions from an Axion-Dark Photon-Photon Interaction
本文研究混合轴子-光子-暗光子相互作用$ϕF \ ilde F_D$，证明其在轴子或暗光子构成暗物质时会使CMB光子转入暗扇区并产生光谱畸变，进而给出比传统轴子-光子耦合更强的宽质量范围约束。
2024-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation from Modulated Reheating
我们表明，调制再加热机制可以自然地解释暗辐射，其存在暗示了最近的观测宇宙微波背景辐射和原始氦丰度。在这个机制中，暴胀子的衰变率取决于光模量，而光模量在暴胀过程中获得几乎标度不变的量子涨落。我们发现光模一般是由暴胀子衰变产生的，因此是暗辐射的主要候选者。有趣的是，在调制再加热机制中预测的几乎尺度不变的功率谱在存在额外辐射的情况下更好地拟合观察。我们讨论了生产机制的光模量的详细考虑到其相关的等曲率波动。我们还考虑的情况下，模量成为暗物质的主要组成部分。
2012-03-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-Gaussian isocurvature perturbations in dark radiation
我们研究了暗辐射中等曲率扰动的非高斯性质，其中包括活跃的中微子和额外的轻物种，如果存在的话。我们首先推导出的原始扰动的曲率和暗辐射等曲率扰动的混合物的双谱的表达式。我们还讨论了在我们的模型中产生的CMB双谱，并预测CMB约束的非线性参数的基础上的Fisher矩阵分析。提出了一些具体的粒子物理模型，其中可能产生额外轻物质的大等曲率扰动和/或中微子密度等曲率扰动及其非高斯性。因此，在暗辐射等曲率扰动的非高斯检测将给我们一个机会，以确定额外的轻物种和轻子不对称性的起源。
2012-07-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
General Analysis of Dark Radiation in Sequestered String Models
我们进行了一般的分析，产生的最轻的模量在隔离大体积的情况下衰变的轴向暗辐射。我们讨论了几种情况下，根据形式的Kahler度量可见部门的物质领域和负责实现德西特真空的机制。决定暗辐射预测的主要衰变通道是隐藏的扇区轴子，可见的扇区希格斯玻色子和超对称标量，取决于它们的质量。我们发现，在大多数的分裂超对称模型的参数空间的squarks和slepton比最轻的模量。因此，暗辐射的预测，以前获得的MSSM的情况下举行更普遍的分裂超对称性的情况下，也因为超对称性标量的衰变通道是运动学禁止。然而，列入弦回路校正的Kahler潜力引起的参数空间区域的超对称标量的衰变通道打开，导致显着减少暗辐射的生产。在这种情况下，具有位移对称希格斯扇区的最简单模型可以将过量的暗辐射$ΔN_{eff}$抑制到0.14，与当前的实验边界完全一致。根据超对称标量的精确质量，允许0.14 $\lesssim ΔN_{eff} \lesssim$ 1.6范围内的所有值。有趣的是，在没有Giudice-Masiero耦合的情况下，也可以避免暗辐射的过度产生。
2015-11-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions as Dark Matter, Dark Energy, and Dark Radiation
Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Gruppo Collegato di Salerno - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所 - 萨莱诺联合小组 - 那不勒斯分部）
本文探讨轴子在宇宙早期和晚期中的现象学，重点在于理论基础、观测特征和实验前景，总结其作为暗物质、暗能量和暗辐射的可能机制。
2026-04-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Rich Tapestry: Supersymmetric Axions, Dark Radiation, and Inflationary Reheating
我们利用超对称性、暴胀、轴子、大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景辐射（CMB）之间的互补性，结合最近的Planck和BICEP结果来约束超对称轴子模型.特别是，我们得到BBN边界来自改变轻元素丰度考虑到强子和电磁能量注入，和CMB约束黑体光谱失真。最后，我们概述了这些超对称模型的可行与排除的区域，可能占观察到的温和的暗辐射。
2014-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Radiation and the Hagedorn Phase
我们指出，如果与标准模型自由度相关的扇区在早期宇宙中进入了开弦哈格多恩相，而暗辐射扇区不是这个等离子体的一部分，那么这可能导致暗辐射中可观测到的$ΔN_{\text{eff}}$（额外的类中微子物质的数量）的低值。对于显式分析，我们专注于翘曲弦紧致与标准模型自由度在底部的翘曲喉。如果膨胀期间的哈勃尺度高于与喉部相关的扭曲弦尺度，那么标准模型扇区将进入哈格多恩阶段。在这种情况下，从暗辐射的角度来看，体轴子不再是危险的。虽然这篇文章的重点是翘曲紧致化，但基本思想可以与早期宇宙进入哈格多恩阶段的任何场景相关。
2022-05-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Radiation in LARGE Volume Models
我们考虑在大体积情景中由体积模量衰减驱动的再加热。这种再加热总是通过衰变产生非零的暗辐射到轴子伙伴，而唯一的竞争性可见扇区衰变是通过Giudice-Masiero项的希格斯对。在没有宇宙学模量问题的隔离模型框架中，具有移位对称希格斯扇区的最简单模型产生1.56 < N_{eff} - N_{eff,SM} < 1.74。对于更一般的情况下，N_{eff}上的已知实验边界强烈约束模型的参数和物质含量。
2012-09-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Parallel World in the Dark
重子和暗物质的巧合是一个长期存在的问题。有趣的是，最近的观测表明暗辐射的存在，如果得到证实，将提出另一个巧合问题，即为什么暗辐射的密度与光子的密度相当。这些惊人的巧合可以追溯到暗区，暗区的粒子含量和相互作用与标准模型非常相似，如果不是完全相同的话：一个黑暗的平行世界。它自然地解决了暗物质和暗辐射的符合问题，并预言了质量为${\cal O}(0.1 - 1)$ \，eV的无菌中微子，以及由普通重子对应物组成的自相互作用暗物质。我们发现了一个强有力的预测之间的关系的丰富的暗辐射和不育中微子，这可以作为吸烟枪的证据，黑暗的平行世界。
2013-02-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Decays of Secluded Scalars and Graviton Dark Radiation
Tohoku University（东北大学）；KEK（高能加速器研究机构）；University of Tokyo（东京大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究孤立标量场通过引力衰变产生暗辐射，分析其对宇宙热历史的影响，并预测引力波谱。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Darkness of Spin-0 Dark Radiation
我们表明，散射的一般自旋0部门的暗辐射的预复合热等离子体的结果在不可检测的小光谱失真的宇宙微波背景。
2014-12-01 astro-ph.CO hep-ph
A dark radiation era prior to the inflationary phase
一个宇宙模型占主导地位的暗辐射，随后一段时间的通货膨胀的开始。这个模型基于Randall-Sundrum II型膜世界。目前的观测数据被用来固定与暗辐射相关的参数。
2009-01-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Origin of Delta N_eff as a Result of an Interaction between Dark Radiation and Dark Matter
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）、阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和最近南极望远镜（SPT）的结果表明，除了粒子物理学标准模型预测的众所周知的三种中微子之外，还可能存在额外的辐射成分。在这篇文章中，我们探讨了视在的额外暗辐射与冷暗物质（CDM）物理直接相关的可能性。特别是，我们考虑一个通用的情况下，暗辐射，作为相互作用的结果，直接产生的一部分暗物质密度有效地衰减成暗辐射。在早期，当暗物质密度可以忽略不计时，作为一个明显的结果，暗辐射的密度也非常小。当宇宙接近物质辐射相等时，暗物质密度开始占主导地位，从而增加了暗辐射的含量，改变了宇宙的膨胀率。由于这种暗辐射含量的增加在大爆炸核合成（BBN）之后自然发生，它可以放松可能的张力，与CMB相比，从轻元素丰度测量的辐射自由度值较低。我们用WMAP+ACT和WMAP+SPT数据数值模拟了这种情况，并推导出了暗物质衰变为暗辐射的允许分数的上限。
2012-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Dark radiation from a unified dark fluid model
我们提出了一个统一的暗流体模型来描述$ΔN_\mathrm{eff}$在暗辐射中可能的演化行为。这个模型可以被看作是一个相互作用的模型，在暗扇区中，暗物质与暗辐射相互作用。我们证明了$ΔN_\mathrm{eff}$的演化可以很好地解释，而没有一些缺点，如$ΔN_\mathrm{eff}$的爆破和非零的相互作用在后期的时间。
2014-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Probing dark radiation with inflationary gravitational waves
最近的宇宙学观测表明存在额外的轻物质，即，暗辐射在本文中，我们表明暗辐射的签名是印在暴胀引力波的频谱。如果暗辐射是由大质量粒子衰变产生的，则引力波的高频模被抑制。此外，由于暗辐射引起的各向异性应力的影响，引力波谱可能在暗辐射产生时进入视界的频率处出现下降。一旦对引力波谱进行了详细的实验研究，我们就可以推断出宇宙中暗辐射是如何以及何时产生的信息。
2012-11-19 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
Dark Matter-Radiation Scattering Enhances CMB Phase Shift through Dark Matter-loading
本研究探究暗物质与非光子辐射的散射作用，发现其可进一步放大CMB声波振荡的相移，通过耦合谐振子模型解析机制，并结合观测数据验证了相移增强与相互作用暗物质丰度的线性关联，为暗物质-辐射相互作用模型提供新的观测特征。
2025-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Non-Abelian dark matter and dark radiation
我们提出了一种新的暗物质模型与不寻常的现象。我们的模型的普通之处在于，暗物质粒子是WIMP，它们与标准模型弱耦合，并且具有弱尺度质量。不寻常的是，它们来自一个新的“暗”非阿贝尔规范群的多重态，具有毫弱耦合。这个暗规范群中的无质量暗胶子以弱自相互作用暗辐射的形式对宇宙的能量密度有贡献。在本文中，我们探讨了具有i的后果。多重态的暗物质ii.）自相互作用的暗辐射和iii.）与暗辐射弱耦合的暗物质。我们发现i.）暗物质截面被多重性因素修改，这对对撞机搜索和间接探测具有重要影响，ii.）暗胶子具有作为暗辐射影响CMB的热丰度。与其他无质量的中微子不同，暗胶子是相互作用的，并且具有消失的粘性，iii.）暗辐射与暗物质的耦合代表了用于衰减大尺度结构功率谱的新机制。一个额外的辐射和轻微阻尼结构的组合是有趣的，因为它可以消除全球$Λ$ CDM符合CMB和直接测量哈勃膨胀率（$H_0$）和大尺度结构（$σ_8$）之间的紧张关系。
2015-07-16 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation Confronting LHC in Z' Models
最近的宇宙学数据支持在三个活跃的中微子和光子之外的额外的相对论自由度，通常被称为“暗辐射”。涉及TeV尺度Z'规范玻色子的SM的扩展一般包含超弱相互作用的轻右手中微子，它们可以构成这种暗辐射。在这封信中，我们面对的E6 Z'模型的参数的要求，以考虑目前的暗辐射的证据与已经存在的限制，从寻找新的中性规范玻色子在LHC7。
2012-10-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation and interacting scenarios
一个额外的暗辐射成分可以以无菌中微子、轴子或其他可能与暗物质扇区相互作用的非常轻的自由度的形式存在于宇宙中。本文从暗辐射-暗物质耦合模型的现有数据出发，导出了暗辐射丰度、有效速度和粘性参数的宇宙学约束。在考虑相互作用方案时，额外暗辐射物种数量的宇宙学界限不会发生显着变化。我们还发现，暗辐射有效速度的约束退化了一个数量级，而粘度参数的误差是一个因素的两个更大的考虑相互作用的情况下。如果假设非相互作用模型来分析未来的宇宙微波背景数据，但暗辐射和暗物质部分在自然界中相互作用，则有效速度和粘性参数的重建值将偏离其标准的1/3期望，即ceff=0.34（+0.006 -0.003）和cvis=0.29（+0.002 -0.001），对于未来的COrE任务数据为95%CL。
2012-12-25 astro-ph.CO hep-ph
