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
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。
2013-10-04 astro-ph.CO hep-ph
Imprints of Axion Superradiance in the CMB
轻轴子（$m_a \lesssim 10^{-10}$ eV）可以通过一种称为旋转超辐射的机制在快速旋转的天体物理学黑洞周围形成稠密的云。轴子和光子之间的耦合引起了一个参数共振，由轴子云的受激衰变引起，它可以迅速将大轴子数密度的区域转换为低能光子的巨大通量。在这项工作中，我们考虑的现象学意义的超辐射轴子云进行共振衰变。我们表明，从这样的事件产生的低能量光子将被吸收在宇宙学短距离，可能会引起大规模的冲击波，加热和加热的IGM超过Mpc尺度。这些冲击波可能以各向异性光谱畸变或光学深度中的不均匀特征的形式留下可观察到的印记。
2020-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hadronic Axion Model in Gauge-Mediated Supersymmetry Breaking
在规范介导的超对称破缺框架下提出了一个简单的强子轴子模型。Peccei-Quinn对称性破缺的动力学受超对称性破缺效应的支配，Peccei-Quinn破缺标度$f_{PQ}$与引力子质量成反比。对应于轴子窗口$f_{PQ} \simeq 10^{9}$ GeV - $10^{13}$ GeV的引力子质量范围位于规范介导的超对称性破缺模型预测的区域内。该模型也被证明是宇宙学上可行的。
1998-07-30 astro-ph hep-ph
Axion global fits with Peccei-Quinn symmetry breaking before inflation using GAMBIT
我们提出了宇宙学稳定的类轴子粒子和QCD轴子模型在0.1 neV到10 eV的质量范围内的全球拟合。我们专注于Peccei-Quinn对称性在膨胀结束前被打破的情况，这样轴子场的初始值可以被认为是均匀的，在整个可见宇宙中。我们包括详细的似然函数，从光照射通过墙壁的实验，haloscopes，helioscopes，轴子遗迹密度，水平分支恒星，超新星1987 A，白矮星冷却，和伽马射线观测。我们进行了频率论和贝叶斯分析，包括白矮星冷却。我们探讨了不同模型中存在的微调程度，并确定了QCD轴子模型可以解释宇宙中的暗物质和冷却提示的参数区域，将它们与特定的DFSZ和KSVZ型模型进行比较。我们找到最可信的参数区域，使我们能够设置（先验依赖）的轴子质量的上限和下限。我们的分析还表明，在这种情况下，QCD轴子最有可能构成宇宙中暗物质的一个不可忽略但次主导的组成部分。
2019-10-17 astro-ph.CO hep-ph
QCD Axion and Dark Energy
弦允许的离散对称性是低能下可接受的有效整体对称性之母。在此基础上，我们讨论了暗能量、量子色动力学轴子和暴胀现象，并对最近的BICEP 2数据进行了一些推测。
2014-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenario
我们考虑标准模型的扩展，其中自发破缺的全球手征Peccei-Quinn（PQ）对称性作为精确$Z_N$对称性的偶然对称性而产生。对于$N = 9$或$10$来说，这种对称性可以保护accion --由偶然的PQ对称性自发破缺而产生的Nambu-Goldstone玻色子--免受半经典引力效应的影响，从而抑制了对有效势的引力修正，同时它可以提供小的显式对称破缺项，这是建立具有畴壁数$N_{\rm DW}>1$的模型所必需的，例如流行的Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型（$N_{\rm DW}=6$），即使在膨胀后发生自发PQ对称性破缺的情况下也是宇宙学上可行的。我们发现，$N=10$ DFSZ事件与质量$m_A \approx 3.5$ - $4.2\,\mathrm{meV}$可以解释冷暗物质，同时解释白矮星的异常冷却的暗示。拟议中的日光镜国际轴子天文台-对质量超过几毫电子伏的太阳DFSZ事件敏感-将决定性地测试这种情况。
2016-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis scenarios for natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter
具有辐射驱动的电弱自然性的超对称模型需要质量约为100-300 GeV的轻希格辛。QCD扇区中的自然性通过Peccei-Quinn（PQ）轴子引起，导致混合轴子-higgsino暗物质。超对称DFSZ轴子模型提供了超对称μ问题的一个解决方案，而小层次μ m_{3/2}可能是PQ和隐藏扇区质量尺度不匹配的结果。传统的引力子问题现在被axino和saxion问题所扩展，因为后者的粒子也可以导致WIMP或暗辐射的过度产生，或者违反BBN约束。我们计算区域的T_R与m_{3/2}平面允许的BBN，暗物质和暗辐射的限制，为各种PQ尺度的选择f_a。这些地区相比，热leptogenesis，非热leptogenesis，振荡sneutrino leptogenesis和阿弗莱克-丁leptogenesis所需的值。后三个在PQ尺度f_a~ 10^{10}-10 12} GeV的参数空间的宽范围内是允许的，这也是自然性所支持的：f_a~ \sqrt{μM_P/λ_μ} \sim 10^{10}-10 12} GeV。这些f_a值对应于稍高于投影ADMX搜索区域的轴子质量。
2015-10-02 astro-ph.CO hep-ph
The Supersymmetric R-Parity Violating Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky Axion Model
我们提出了一个包含Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky轴子手征超场的重子三重性的完全R宇称破坏超对称模型。我们参数化超对称性破缺与软条款，并确定在哪些条件下的模型是宇宙学可行的。正如预期的那样，我们总能找到一个参数空间区域，在这个区域中，轴子是冷暗物质的候选者。轴子的费米子伙伴--轴子的质量是由汤川耦合控制的。当重[ ${\mathcal O}$（TeV）]时，轴子衰变得早，不会造成宇宙学问题。当光[ $\mathcal{O}$（keV）]时，它可以是长寿的，并且是温暖的暗物质候选者。我们集中在后一种情况下，并详细研究的axino的衰变模式。我们发现，天体物理X射线和伽马射线对衰变为光子和中微子的约束可以对一些三线性超对称R宇称违反汤川耦合设置新的界限。在某些角落的参数空间的衰变的遗迹axino也可以解释一个假定的3.5千电子伏线。
2018-07-06 hep-ph
Axion Dark Matter Archaeology with Primordial Gravitational Waves
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
通过蓝倾斜的引力波探测重夸克主导时期，研究轴子暗物质质量可低至10^-8 eV，并补充卤素搜索对参数f_a的约束。
2025-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark energy, QCD axion, BICEP2, and trans-Planckian decay constant
弦紧化中允许的离散对称性是所有在某个层次上被破坏的全局对称性之母。我们讨论由此产生的伪戈德斯通玻色子，特别是QCD轴子和一个临时的宇宙学常数，和暴胀子。我们还评论了最近的BICEP 2数据的一些影响。
2014-10-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
WIMP Dark Matter and Neutrino Mass from Peccei-Quinn Symmetry
Peccei-Quinn反常的整体U（1）_{PQ}对称性不仅对解决具有宇宙学相关轴子的强CP问题很重要，而且它可能是剩余Z_2对称性的起源。这种新的对称性可能是暗物质的第二个组成部分，它由绝对稳定的弱相互作用大质量粒子组成，也是产生辐射中微子质量的原因。提出了这一思想的两个具体实现。在这些情况下，暗物质检测保证在现有的直接检测实验或轴子搜索。在大型强子对撞机的观测信号进行了讨论。
2013-12-17 astro-ph.CO hep-ex 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
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
Axions in String Theory $-$ Slaying the Hydra of Dark Radiation
人们普遍认为，弦论很容易就能在宇宙学所青睐的质量范围内考虑到QCD轴子。所需的小衰减常数，$f_a\ll M_P$，可以通过使用一个大的紧致化体积来实现。这指向了大体积方案，而大体积方案又做出了某些宇宙学预言：首先，闭弦轴子的行为类似于暴胀前方案中的场论轴子，即初始值可以调整，但受到等曲率波动的约束。此外，体积代表了一个长寿命的模量，可能会导致早期的物质为主的阶段。最后，体积模量衰减到它自己的轴子往往会过度产生暗辐射。在本文中，我们的目标是仔细分析宇宙学的研究模型，不仅允许一个QCD轴子，但也包括通货膨胀。一般来说，等曲率波动的限制限制了我们对相对低尺度暴胀的研究，在当前的弦理论背景下，这就指向了凯勒模量暴胀。作为一个新的功能，我们发现，最轻的（体积）模量强烈的希格斯耦合。因此，它很快衰减到SM，从而解决了原来的暗辐射问题。这种衰变比暴胀子的衰变快得多，这意味着再加热是由暴胀子衰变决定的。暴胀子可能会重新引入暗辐射问题，因为它以相等的速率衰变为较轻的模量和它们的轴子。然而，由于它与QCD-介子的混合，暴胀子也有一个直接的衰变率到SM，增强了SM规范玻色子的数量。这导致暗辐射的量与目前的限制一致，但在未来的测量中可能会检测到。
2022-07-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion production from primordial magnetic fields
原初磁场产生的类轴子粒子（axionlike particles，ALP）对宇宙学有重要影响。我们讨论了在原始磁场存在下碱性磷酸酶的产生。我们发现一个区域的ALP质量和光子耦合实现了所观察到的性质的暗物质与适当的初始条件的磁场。根据最近对来自星系团的3.5千电子伏谱线的研究，这一区域可能是有趣的。对于一个小的轴子质量，先前允许的参数空间的区域被排除在生产过剩的ALP作为一个热/暖暗物质组件。由于碱性磷酸酶的丰度强烈依赖于原始磁场的初始条件，我们的研究结果提供了影响的情况下，磁。
2017-08-07 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
Hot Axions and the $H_0$ tension
涉及重轻子的热浴粒子的散射和衰变过程可以将热轴子倾倒在QCD相变附近的原始等离子体中。我们计算它们的残余密度，参数化的额外中微子的有效数量$ΔN_{\rm eff}$。对于电流边界所允许的耦合，通过散射产生的结果分别是μ子和τ子的$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.6$和$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.2$。味破坏τ衰变到一个较轻的轻子加上一个轴子，给出$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.3$。这样的$ΔN_{\rm eff}$值可以缓解哈勃常数$H_0$的直接本地测量值和从宇宙微波背景观测中推断的值之间的紧张关系，假设$Λ$ CDM。我们分析了普朗克合作组和重子声学振荡的现有宇宙学数据，并给出了轴子-轻子耦合的先验。对于耦合到μ子的轴子，张力可以在3 $σ$能级以下得到缓解。未来的实验将以更高的精度测量$ΔN_{\rm eff}$，提供一个轴子发现通道，并探索热轴子在$H_0$张力中的作用。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
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。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
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
Cosmic Signals from the Hidden Sector
宇宙学上的长寿命复合态在理论上是自然的暗物质候选者，在10 - 100 TeV的尺度上有一个强相互作用的隐藏扇区。质量在1 MeV - 10 GeV范围内的轻轴子态也是通用的，并且可以通过希格斯耦合衰变为轻标准模型粒子。这样一个场景在非常低能量的超对称性破缺的背景下是很好的动机，在那里与引力子相关的无处不在的宇宙学问题被避免了。我们调查了这种情况下的天体物理和对撞机签名，假设暗物质通过六维运营商衰变到轴子样状态，我们提出了一个说明性的模型展示这些功能。我们得出结论，PAMELA，FERMI和H.E.S.S.指出这种设置是暗物质令人信服的范例。这对未来的漫射伽马射线测量和对撞机搜索具有重要意义。
2009-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Mixed WIMP-axion dark matter
我们研究了一个双组分暗物质模型的实验约束，该模型由QCD轴子和标量粒子组成，两者都对宇宙的暗物质遗迹丰度有贡献。该理论的整体Peccei-Quinn对称性可以自发地分解为剩余的$\mathbb{Z}_2$对称性，从而将该标量识别为稳定的弱相互作用大质量粒子，即，一种暗物质的候选者，除了轴子。我们进行了全面的研究模型使用的最新数据从暗物质直接和间接的探测实验，以及新的物理搜索在大型强子对撞机。我们发现，虽然该模型主要是由暗物质探测实验的约束，它仍然是可行的周围的一个小区域的参数空间的标量暗物质是一半的重的标准模型希格斯粒子。在这个允许的范围内，由于暗物质-希格斯耦合的抵消机制，这些实验的边界被规避了。然而，对撞机的搜索结果，施加弱边界的模型。
2020-02-27 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion misalignment during reheating
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文研究再加热期间QCD轴子暗物质通过真空和动力学错位机制的产生，针对三种再加热情景确定满足观测遗迹密度和约束的参数空间，并评估轴子探测和引力波实验的探测潜力。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Probing a diffuse flux of axion-like particles from galactic supernovae with neutrino water Cherenkov detectors
在这篇文章中，我们声称，类轴子粒子（ALP）与MeV的质量可以产生半相对论性的速度在核心坍缩超新星（SNe），产生一个弥漫的银河通量。我们表明，这些ALP可以检测到中微子水切伦科夫探测器通过$a \, p \rightarrow p \, γ$相互作用。使用超级神冈的数据，我们推导出新的约束ALP参数空间，不包括一个区域跨越一个数量级以上的ALP-质子耦合的冷却范围内的ALP质量的范围内的$1-70$ ~MeV和ALP-质子之间的耦合$\sim 2\times10^{-5}-2\times10^{-4}$。我们表明，未来的超神冈将能够探测耦合小到$\sim 10^{-5}$，大大限制了SN 1987 A冷却边界以上的允许区域。
2025-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Phenomenology of Axionic Static Neutron Stars with Masses in the Mass-Gap Region
本研究在轴子标量-张量引力理论下构建TOV方程并数值求解，发现AP3、ENG和MPA1状态方程产生的中子星质量位于质量间隙区域，且与观测约束兼容。
2024-03-14 gr-qc hep-ph
Multi-Field Dilaton Screening Beyond the Thin-Shell Mechanism
Institut de Physique Théorique, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学理论物理研究所）；School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）；DAMTP & Kavli Institute of Cosmology (KICC), Cambridge University（剑桥大学应用数学与理论物理系及卡弗里宇宙学研究所）
本文研究多场标量-张量理论中的筛查机制，通过分析稀释子与物质及依赖稀释子的轴子耦合系统，发现无需微调即可实现暗能量-轻子有效未固定的稀释子筛查，通过轴子场的反作用抑制外部标量电荷，从而实现稳健的筛查。
2026-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reconciling axion quality with post-inflation cosmology
INFN Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究学院）；Physics Department and INFN Sezione di Roma La Sapienza（罗马第一大学物理系及意大利国家核物理研究所罗马拉萨皮恩扎分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；Laboratory of High Energy and Computational Physics, NICPB（爱沙尼亚塔尔图大学尼古拉斯·博姆物理与计算物理实验室）
本文提出一种新框架，通过SU(N)_L×SU(N)_R规范对称性偶然产生PQ对称性，解决轴子质量与暴胀后宇宙学的矛盾，并确保轴子成为暗物质主要成分且质量可预测。
2026-09-16 hep-ph hep-th
Dimensionless constants, cosmology and other dark matters
我们确定了粒子物理学和宇宙学所需的31个无量纲物理常数，并强调微物理约束和选择效应可能有助于阐明它们的起源。轴子宇宙学提供了一个有启发性的例子，在这个例子中，这两种论证都必须考虑在内，并且很好地协同工作。如果Peccei-Quinn相变发生在暴胀之前或暴胀期间，那么轴子暗物质密度将随概率分布而变化。通过计算净暗物质晕形成率作为所有四个相关的宇宙学参数的函数，并评估其他约束条件，我们发现，这种概率分布，计算在稳定的太阳系，可以说是在观测到的暗物质密度附近达到峰值。如果发现了与宇宙学相关的WIMP暗物质，那么人们自然会期望WIMP和轴子的密度相当，这使得进行精确测量以确定WIMP是否可以解释所有的暗物质或仅仅是其中的一部分变得重要。
2006-01-11 astro-ph hep-ph hep-th
Axionic Co-genesis of Baryon, Dark Matter and Dark Radiation
我们认为，由失调机制激发的轴子场的相干振荡和由轴子衰变引起的非热稀薄生成可以很好地解释观测到的暗物质丰度和重子不对称性，从而为解决重子-暗物质符合问题提供了一个解决方案.成功的轴子共生需要O（10^{6-7}）GeV的超对称破缺标度，这与最近发现的质量约为126 GeV的标准模型希格斯玻色子玻色子相一致。虽然萨克逊粒子一般衰变为一对轴子，但它们的丰度敏感地取决于萨克逊粒子稳定机制以及与希格斯场的耦合。我们讨论了各种使介子主要衰变为右旋中微子而不是轴子的方法，并证明了轴子暗辐射的丰度可以自然地小到Δ N_{\rm eff} \lesssim { \cal O}（0.1），这是普朗克数据所允许的.
2013-05-01 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 from pseudo Goldstone seesaw without Peccei-Quinn symmetry
本文提出一种无需Peccei-Quinn对称性的赝戈德斯通跷跷板机制，通过重赝戈德斯通与超轻赝戈德斯通的质量混合在TeV能标以下产生轴子，为对撞机探索轴子起源开辟了新途径。
2023-07-09 hep-ph
Flatons and Peccei-Quinn Symmetry
我们详细研究了一个超对称Peccei-Quinn模型，它有一个DFSZ和一个KSVZ版本。打破Peccei-Quinn（PQ）对称性的字段对应于平坦的方向（flaton字段），并具有未抑制的耦合时，PQ对称性是未破的。这些模型具有有趣的粒子物理现象学。PQ标度是通过辐射修正自然产生的;同样，在DFSZ的情况下，$μ$问题可以解决，中微子质量可以产生。从宇宙学的角度来说，如果一个平子场在早期有正的有效质量平方，但在相反的情况下密度太低，它们会导致一个短时间的热膨胀，使轴子成为一个很好的暗物质候选者。一个高度相对论性的轴子人口产生的平子衰变在随后的再加热，其密度受到核合成。我们评估所有相关的反应速率和评估核合成约束。我们发现，KSVZ模型实际上被排除，而DFSZ模型有一个相当大的允许的参数空间的区域。
1999-03-08 hep-ph
Axion dark matter in a $3-3-1$ model
稍微扩展的右手中微子版本的$3-3-1$模型，我们表明，它不仅可以解决强CP问题，但也给总的暗物质丰度普朗克合作报告。具体来说，我们考虑的可能性，引入一个$3-3-1$标量单线实现重力稳定的Peccei-Quinn机制在这个模型中。值得注意的是，对于允许的区域的参数空间，产生的轴子与质量$m_a\approx$毫电子伏都可以弥补总暗物质遗迹密度通过非热生产机制，并非常接近该地区的IXO日光镜探索。
2018-04-11 hep-ph
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
The Axion and the Goldstone Higgs
我们考虑可重正化的$SO(5)/SO(4)$ $σ$模型，其中希格斯粒子具有伪Nambu-Goldstone玻色子特征，并探索在部分复合性场景中实现Peccei-Quinn对称性（PQ）所需的最小场扩展。事实证明，极小模型并不需要扩大奇异费米子扇区，而只需要增加一个单重标量：在Peccei-Quinn变换下，参与部分复合的奇异费米子和单重标量都带电就足够了。我们探讨光子信号的唯象预测在轴子搜索所有模型讨论。由于标准模型费米子质量对奇异费米子扇区的限制，相对于标准不可见的轴子模型，轴子-光子耦合的预期范围通常会变窄，影响了实验探索。
2018-08-10 hep-ph
Slow-roll trajectories in Chromo-Natural and Gauge-flation Models, an exhaustive analysis
本文对Chromo-natural模型的经典解进行了详尽的分析。证明了从任意的轴子场值$χ_0\in(0,fπ)$出发，都有可能实现慢卷暴胀，并给出了e折叠数的解析解，确定了每个$χ_0$值所对应的参数的允许范围.有了允许的参数区域后，我们研究了解关于轴子场初值的行为。
2012-12-30 hep-ph hep-th
The Minimal Axion Minimal Linear $σ$ Model
本文推广了最小$SO(5)/SO(4)$线性$σ$模型，在整体$SO(5)$和标准模型规范对称性下引入了一个额外的复标量场，即单态.这个标量场的存在创造了条件，产生了一个类似KSVZ的轴子，提供了强CP问题的解决方案，或一个类轴子粒子。PQ电荷的不同选择是可能的，并导致物理上不同的拉格朗日。每个模型的内部一致性必然要求研究描述$SO(5)\to SO(4)$、电弱和PQ对称性破缺的标量势。一个单一的最小的情况下，确定和相关的标量潜力最小化，包括需要确保一个循环的可重正化的counterms。在允许的参数空间中，标量自由度，奇异费米子和轴子的唯象特征进行了说明。轴子有两种不同的可能性：要么是一个量子色动力学轴子，其相关尺度大于$\sim10^{5}$ TeV，因此属于不可见轴子的范畴;要么是一个更大质量的类轴子粒子，例如一个$1$ GeV轴子，其相关尺度为$\sim200$ TeV，可能会出现在对撞机搜索中。
2019-11-08 hep-ph
Flavored axions and the flavor problem
为了在标准模型~（SM）夸克扇区中产生具有五个纹理零点的真实质量矩阵，提出了一种Peccei-Quinn~（PQ）对称性。限制我们的分析厄米质量矩阵，我们表明，这需要至少4个希格斯二重态。该模型允许分配值接近1的几个汤川耦合，让洞察SM中的质量尺度的起源。由于PQ电荷是非普适的，因此该模型在树级上具有风味变化中性电流（FCNC）。从FCNC的解析表达式中，我们报道了由半轻子衰变分支比测量得到的参数空间的允许区域。
2022-11-29 hep-ph
Soliton Merger Rates and Enhanced Axion Dark Matter Decay
本文基于扩展Press-Schechter形式体系计算暗物质晕中孤子的质量函数与主并合率，利用孤子不稳定性预测轴子暗物质的增强衰变率，发现特定参数下其光子衰变对星系际介质的能量注入在$z>10$时可比超新星更大。
2024-02-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Peccei-Quinn Axion in the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model
讨论了具有Peccei-Quinn（PQ）U（1）对称性的次极小超对称标准模型（NMSSM）.当这种对称性被希格斯机制动态破坏时，所产生的伪南布-戈德斯通玻色子就扮演了轴子的角色。虽然PQ尺度低值的大部分允许参数空间已经被排除，但PQ尺度> 10^9 GeV的许多场景仍然未经测试，允许NMSSM PQ轴子提供强CP问题的解决方案，并成为一个很好的暗物质候选者。不幸的是，新的粒子态是如此的解耦，以至于在未来的对撞机上无法观测到它们，NMSSM将与极小模型看起来难以区分。然而，我们表明，为了保持真空的稳定性，这样一个模型需要重希格斯玻色子状态的质量接近约μ tan β。因此，在大型强子对撞机上对重希格斯玻色子玻色子质量的测量将允许人们要么排除NMSSM PQ轴子，要么为它的存在提供诱人的间接证据。
2003-09-12 hep-ph
Mirror World, Supersymmetric Axion and Gamma Ray Bursts
修改的轴子质量和PQ常数之间的关系允许放松的天体物理约束，大大扩大了允许的轴子参数空间。我们在本文中发展了这一想法，讨论了一个{ \it超大质量}轴子的模型，它本质上代表了镜像世界的超对称Weinberg-Wilczek轴子。在实验和天体物理学的限制下，PQ标度f_a ~ 10^4-10^6 GeV，质量m_a ~ 1 MeV，这是未来实验可以达到的。从现象学的角度来看，这样的{ \it超大质量}轴子是非常有趣的。它可以在引力坍缩或两个致密物体合并时产生，随后衰变为e+e-，为坍缩系统的引力能量转移到正负电子等离子体提供了一个有效的机制。这将有助于解决伽马射线暴的能量收支问题，也有助于理解SN II型爆炸现象。
2004-09-28 astro-ph hep-ph
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
Detecting the Stimulated Decay of Axions at Radio Frequencies
假设类轴子粒子构成全部暗物质，研究其在射电频率衰变为光子的探测可能性，发现环境辐射场可通过受激发射将信号放大数个数量级，并指出下一代射电望远镜如平方千米阵有望探测到该信号。
2019-03-28 astro-ph.GA hep-ph
A viable axion from gauged flavor symmetries
我们考虑一个弦激发的非超对称扩展的标准模型规范反常U（1）味对称。一致性要求Green-Schwarz机制消除混合异常。额外的标量为与规范味对称性相关的$Z'$粒子提供了Stuckelberg质量，因此它们在低能量时解耦。我们的模型还包括一个复杂的标量场$ϕ$产生Froggatt-Nielsen质量条款的轻粒子给出了部分解决方案的费米子质量问题。剩余近似（异常）的全球对称性生存在低能量。与之相关联的赝戈德斯通模是$ϕ$标量场的相位，并且它成为对物理轴子的主要贡献。包括中微子质量的有效场论分析给出了轴子衰变常数的预测。我们找到一个简单的模型，其中轴子衰变常数在允许窗口的中心。
2010-07-01 hep-ph hep-th
The abundance of relativistic axions in a flaton model of Peccei-Quinn symmetry
Peccei-Quinn对称性的Flaton模型具有良好的粒子物理学动机，并且可能导致热膨胀，从而导致定义明确的宇宙学。它们可以解决$μ$问题，并产生可行的中微子质量。正则平子模型预言轴子衰变常数F_a为10^{10} GeV量级，而一般平子模型给出的F_a为10^9 GeV量级，这与观测结果相符。轴子在所有情况下都是冷暗物质的一个很好的候选者，因为当F_a大于10^{12} GeV时，它的密度会被平子衰变所稀释。除了暗物质轴子之外，平子衰变还产生了相对论性轴子，在核合成时，这相当于一定数量的额外中微子种类δN_v。集中在正则模型，包含三个平子粒子和两个平子，我们评估所有的平子-平子-轴子相互作用和相应的轴子衰变率。它们与占主导地位的强子衰变率进行了比较，DFSZ和KSVZ模型。这些公式为精确计算等效δN_v的参数（质量和耦合）提供了基础。KSVZ情形可能已经被现有的界δN_v \lsim 1排除了。DFSZ情况在参数空间的重要区域中是允许的，并且将为任何未来的非零$δN_ν$检测提供可能的解释。
2000-08-14 hep-ph
Constraints on axions from neutron star in HESS J1731-347
为了限制轴子衰变常数$f_{a}$的允许范围，或者等价地，为了限制轴子质量$m_{a}$的允许范围，我们考虑了一个中子星的冷却，该中子星具有强质子超流性和正常（非超流）中子，其核心内没有强磁场，通过与HESS J1731-347中观察到的超新星遗迹进行类比。对于这种特定的情况下，我们证明，热弛豫结束后，流体静力学结构的中子星可以很好地描述与援助的解决方案的爱因斯坦场方程，适用于一个球体的流体静力平衡，由托尔曼。假设nn韧致辐射中中微子对和轴子的产生是导致冷却的主要原因，计算了中子星的内部温度。为了对轴子衰变常数施加约束，使用了目前观察到的中子星表面温度不偏离中微子冷却方案的事实。对于KSVZ-轴子模型，我们得到了$f_{a}>1.9\times 10^{8}$ GeV，而对于DFSZ-轴子模型，我们得到了$f_{a}>4.7\times 10^{9}$ GeV.
2019-10-31 astro-ph.HE hep-ph
Maximum Entropy Inferences on the Axion Mass in Models with Axion-Neutrino Interaction
在这项工作中，我们使用最大熵原理（MEP）推断的质量的轴子相互作用的光子和中微子在一个有效的低能理论。要最大化的香农熵函数根据轴子分支比适当地定义。我们表明，MEP强烈约束的轴子质量考虑到目前的中微子质量的实验界限。假设轴子的质量足以衰变为所有三个中微子，并且MEP固定了模型的所有自由参数，则推断出的轴子质量在$0.1\ $ eV $\ <m_{A}<0.2$ eV的区间内，这可以通过即将进行的实验（如IAO）进行验证。然而，即使在MEP只固定轴子质量而不固定其他参数的情况下，我们发现在右手中微子的DFSZ模型中$0.1$ eV $< m_A < 6.3$ eV。此外，一个轻的轴子，允许衰变为光子和最轻的中微子，被MEP确定为一个可行的暗物质候选者。
2017-03-09 cond-mat.stat-mech hep-ph hep-th
New Bounds on Heavy QCD Axions from Big Bang Nucleosynthesis
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院宇宙理论物理中心）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）
研究利用大爆炸核合成对重QCD轴子寿命设定了严格上限，结合强子衰变影响，提出更精确的约束。
2026-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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。
2011-12-28 hep-ph
Gravitational waves at interferometer scales and primordial black holes in axion inflation
我们研究了在地面和空间干涉仪，以及在脉冲星定时阵列实验，随机引力波的背景下，可以产生模型的轴子膨胀的检测前景。这个潜在的信号，以及这些实验的发展，打开了一个新的窗口，在尺度上比目前用宇宙微波背景和大尺度结构测量探测的尺度小得多。在轴子膨胀中产生的源信号是这种搜索的理想候选者，因为它在小尺度上自然生长，并且它具有特定的属性（手性和非高斯性），可以将其与天体物理背景区分开来。我们研究在何种条件下，这样的信号可以产生在一个可观察的水平，而不同时生产过剩的标量扰动超过所允许的原始黑洞的限制。我们还探讨了在这个模型的修改版本中产生的标量扰动可能提供一个与当前边界兼容的原始黑洞分布的可能性，它可以作为宇宙中当前黑洞的种子。
2016-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A review of Axion Inflation in the era of Planck
由于暴胀机制对紫外物理非常敏感，因此理论上稳健的暴胀模型的构建为普朗克尺度物理提供了一个独特的窗口。我们回顾努力使用一个轴子与移位对称性，以确保长期的慢卷背景演变。对称性决定了哪些算符是允许的，而这些算符又决定了这类模型的观测预言，包括可观测的引力波（潜在的手征）、所有原初引力子的振荡、尺度不变性和高斯性的特定偏差以及原初黑洞。我们讨论了这类模型的限制，在最近的普朗克结果和评论未来的前景。位移对称性在大场暴胀模型中非常有用，因为大场暴胀模型通常具有单项式势，但它不能解释为什么两个或更多的势项相互微调，而这是典型的小场暴胀模型所需要的。因此，如果即将到来的实验将张量与标量之比限制为r < 0.01，则需要一些额外的对称性或微调。
2013-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Some necessary conditions for allowing the PQ scale as high as M_{GUT} in SUSY models with an axino or neutralino LSP
我们研究了在PQMSSM中，无论是轴伴还是中性伴LSP，使Peccei-Quinn标度（f_a）达到超对称大统一尺度（M_{GUT} \sim 10^{16} GeV）所需的条件.在非超对称模型中，由于真空失准的存在，使得具有f_a \sim M_{GUT}的模型中产生了过多的轴子暗物质（\sim f_a^{7/6}）。我们指出，一旦包含了轴子超多重态的所有分量，由于轴子衰变的大熵注入，f_a的上限是可以避开的。这种大熵注入也稀释了所有其他准稳定的遗迹密度，自然地避开了BBN约束并解决了引力子问题。我们发现，在剩余密度/BBN约束下，f_a \sim M_{GUT}是允许的，条件是：介子质量m_s> 50 TeV，初始介子场值为PQ量级，初始轴子失准角θ_i \alt为0.05 .对于f_a \sim 10^{15} GeV，这些限制可以大大放宽。再加热温度（T_R）的允许范围在很大程度上取决于LSP的性质。对于轴子LSP，T_R \gtrsim 10^8 GeV，而对于中性子LSP，任何值都是允许的。在后一种情况下，f_a \sim M_{GUT}可以比在axino LSP场景中更容易适应。对于超对称模型中的f_a \sim M_{GUT}，暗物质丰度应该由轴子主导，尽管质量m_a \sim为10^{-10} eV，远低于目前实验探测到的区域。
2011-05-25 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axion-like particle properties with very high energy gamma-ray observations of Galactic sources
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）在电磁场中可以振荡为光子，反之亦然。光子ALP振荡提供了一个有吸引力的解决方案，宇宙的TeV光子的明显透明度。ALP质量$m_{\rm a}\leq 10^{-7}$ eV的允许参数区域受到费米LAT和H.E.S.S对一些河外源的观测的严格限制。在这项工作中，我们第一次表明，在银河系平面上的一些TeV源的H.E.S.S观测排除了最高ALP质量区域（即，$m_{\rm a}\sim {\rm a ~few\times 10^{-7}}$ eV），它解释了宇宙的TeV透明度。即将到来的CTA观测银河TeV源被证明能够显着改善的约束。
2018-04-19 astro-ph.HE hep-ph
The Good Qualities of the Weak Axion
本文提出电弱扇区拓扑磁化率催生优质弱轴子aW，其衰变常数受恒星冷却约束（fW≳1000 TeV），质子衰变限制新物理尺度（Λ≳10^12 GeV），未来中微子实验可检验该范式。
2025-10-15 hep-ph hep-th
