Dark Matter as Ultralight Axion-Like particle in $E_6 \times U(1)_X$ GUT with QCD Axion
类轴子场是由普朗克尺度下一个或多个反常规范阿贝尔对称性的反常抵消机制自然产生的，它是从弦理论的无质量玻色子扇区中出现的一种二形式的反常抵消。这暗示了在场论水平上的格林-施瓦茨反常抵消机制的类比，其结果是一个或多个施图克尔伯格伪标量。在单一斯图克尔伯格赝标量$b$的情况下，早期宇宙在大统一尺度下相变时的真空错位为$b$的一个组成部分提供了一个小质量--由于周期势的瞬子抑制--表示为$χ$，并被称为“axi-Higgs”，这是一种物理上的轴子状粒子。轴-希格斯粒子通过Wess-Zumino项与规范扇区的耦合被普朗克质量所抑制，这保证了它的解耦，而它的失准角与$M_{GUT}$有关。我们建立了一个具有反常$U(1)$的规范$E_6\times U(1)$模型。它包含了一个自动的不可见的QCD轴子和一个超轻的axi-Higgs。模型中存在的不可见轴子解决了强CP问题，其质量在常规范围内，而可以充当暗物质的轴子-希格斯粒子足够轻（$10^{-22} \textrm{ eV} < m_χ < 10^{-20} \textrm{ eV}$），可以解决其他冷暗物质候选者所面临的短距离问题。
2018-05-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion couplings in Orbifold GUTs
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Oxford（牛津大学）；Harvard University（哈佛大学）；CERN（欧洲核子研究中心）
研究了Orbifold GUTs中轴子与光子的耦合特性，发现其耦合比值低于QCD轴子值，且边界轴子因非抑制瞬子获得大质量。
2026-10-06 hep-ph hep-th
Correlation Between Proton Decay Channels and the Axion Mass in an Extended SU(5) GUT
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics (NITEP), Osaka Metropolitan University（大阪公立大学南部阳一郎理论与实验物理研究所）；Meiji Gakuin University（明治学院大学）
研究含45维希格斯场和DFSZ轴子扇区的可重整SU(5)大统一理论，通过单圈规范耦合统一分析确定参数空间，预测QCD轴子质量与质子衰变分支比的相关性。
2026-06-12 hep-ph
SO(10) SUSY GUTs with mainly axion cold dark matter: implications for cosmology and colliders
基于规范群SO（10）的超对称大统一理论具有很高的发展前景。在最简单的模型中，除了规范统一、物质统一和希格斯统一之外，人们还期望t-b-τ汤川耦合统一。汤川统一只发生在非常特殊的GUT尺度边界条件下，导致光谱具有~10 TeV的第一代和第二代标量，TeV尺度的第三代标量和轻gauginos。中性伴子冷暗物质的残余密度被计算为观测值的10^2-10^4倍。如果我们将PQWW解的理论扩展到强CP问题，那么，在测量到的丰度下，暗物质是由轴子和轴子组成的。这样的解决方案解决了几个宇宙学问题。我们预测一个相当轻的胶子，m（胶子）~300-500 GeV，应该可以在Tevatron或即将到来的LHC运行1数据中看到。我们也期望最终从遗迹轴子搜索实验中得到积极的结果。
2010-02-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Fully Testable Axion Dark Matter within a Minimal $SU(5)$ GUT
本文提出了一个基于$SU(5)$规范对称性和全局$U(1)$ Peccei-Quinn对称性的最小大统一理论模型，预测了质量在0.1至4.7 neV范围内的超轻轴子暗物质，并指出该模型的整个参数空间可通过多个低能实验的协同作用被完全测试。
2023-07-24 hep-ph
An Extra-Dimensional Axion in a 5D Warped Orbifold GUT
William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）
该研究探讨了五维弯曲轨道GUT中轴子衰变常数的可行范围，发现其在普朗克尺度附近可保持扰动性，从而自然容纳高质量QCD轴子。
2025-12-17 hep-ph hep-th
DMRadio-Core: A new approach for GUT-scale axion searches
Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Laboratory for Nuclear Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院核科学实验室）
本文提出一种基于窄孔段式线圈的新型实验几何结构，利用LC谐振器优化轴子信号收集，降低磁能需求同时保持灵敏度，适用于30-200MHz范围的近期实验，并可扩展至GUT尺度实验。
2026-10-09 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Small Instantons and the Post-Inflationary QCD Axion in a Special Product GUT
提出一种基于特殊乘积GUT的新框架，通过小瞬子效应解决暴胀后PQ对称性破缺导致的畴壁问题，并给出不同于普通模型的暗物质轴子窗口预测。
2025-04-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Searching for GUT-scale QCD Axions and Monopoles with a High Voltage Capacitor
本研究提出利用高压电容器搜寻 GUT 尺度 QCD axion 与重 magnetic monopole 的耦合参数，提供独立于标准 QED 耦合的新探测途径。
2023-08-03 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Suppressing the QCD Axion Abundance by Hidden Monopoles
我们研究了隐单极子对QCD轴子动力学的Witten效应，并表明，如果有足够数量的隐单极子，它的丰度以及等曲率扰动可以显着抑制。当暗物质中隐藏的单极子占很大比例时，威滕效应会抑制衰变常数小于$10^{12}$ GeV的轴子的丰度。当Peccei-Quinn对称性在暴胀后自发破缺时，QCD轴子的宇宙学域壁问题也可以避免，放松衰变常数的上限。
2015-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Dark Grand Unification in the Axiverse: Decaying Axion Dark Matter and Spontaneous Baryogenesis
衰变常数接近大统一（GUT）尺度的量子色动力学轴子具有接近neV的超轻质量。然而，我们表明，轴子粒子的质量附近的千电子伏- PeV范围内的大统一体尺度的衰变常数也很好的动机，因为它们自然产生的轴向理论与黑暗的非阿贝尔规范群。我们证明了正确的暗物质丰度可以通过这些模型中的重轴子通过错位机制结合一段时间的早期物质统治从长寿命的黑暗胶球相同的规范组。重的轴子暗物质可能会衰变为两个光子，产生单能量的电磁信号，可以被当前或下一代的天基望远镜探测到。我们计划下一代望远镜的灵敏度，包括$\textit {Athena,}$ AMEGO和e-ASTROGAM，以这种衰变的轴子暗物质。如果暗区包含多个约束规范群，那么观察到的原始重子不对称性也可以通过自发重子生成来实现。我们提出了明确的orbifold建设的黑暗规范群统一与SM在大统一尺度和轴子出现的第五个组件的黑暗规范场与散装陈-西蒙斯条款。
2022-08-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Resonant conversions of QCD axions into hidden axions and suppressed isocurvature perturbations
我们详细研究了MSW类共振转换QCD轴子到隐藏的轴子，包括绝热条件仅勉强满足的情况下，非谐效应是不可忽略的。当共振转换是有效的，QCD轴子丰度被抑制的隐藏和QCD轴子质量比。我们发现，当共振转换是不完整的，由于弱违反绝热性，CDM等曲率扰动可以显着抑制，而非高斯的等曲率扰动一般保持不受抑制。因此，膨胀尺度上的等曲率界限可以通过QCD轴子到隐藏轴子的部分共振转换来放松。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hidden axion dark matter decaying through mixing with QCD axion and the 3.5 keV X-ray line
隐藏的轴子可以通过与QCD轴子的动力学或质量混合耦合到标准模型粒子。我们研究了一个方案，其中一个隐藏的轴子构成的部分或全部的暗物质和通过混合衰变成光子，解释了3.5 keV的X射线线信号。有趣的是，所需的隐藏的轴子暗物质的长寿命可以实现的QCD轴子衰变常数在一个中间尺度，如果混合是足够小的。在这样一个双组分暗物质的情况下，隐藏的轴子的原始密度扰动可能是高度非高斯的，导致来自各种星系团和附近星系的X射线线强度可能分散。我们还讨论了两个轴子的平行和正交排列如何影响它们与规范场的耦合。
2014-08-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions In String Theory
在弦论的背景下，轴子似乎提供了强CP问题的最合理的解决方案。然而，长期以来，我们已经知道，在许多基于弦的模型中，轴子耦合参数F_a比标准宇宙学边界高出几个数量级。我们在各种模型中重新研究了这个问题，表明在许多具有GUT现象学的模型中，F_a接近或高于GUT标度，以及一些没有的模型。另一方面，在某些模型中，标准模型的规范场支持消失圈，它是可能的F_a远低于大统一尺度。
2006-06-09 astro-ph hep-ph hep-th
Testing F-theory GUTs with the Axiverse
Harvard University（哈佛大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文证明F-理论大统一理论中与光子耦合的轴子满足耦合-质量比上限，并指出该上限在有效理论可控区域内排除参数高于QCD轴子带的轴子，使F-理论大统一理论可被证伪。
2026-06-08 hep-ph hep-th
Opening the 1$\,$Hz axion window
质量为$m_ϕ\sim 10^{-15}$ eV的类轴子粒子（ALP）以频率$\sim$ 1 Hz振荡。这个质量尺度存在于天体物理学约束的一个开放窗口中，自然地出现在弦/M理论的大统一（GUT）中。然而，由于大统一体尺度的衰变常数，这样的ALP过于封闭宇宙，不能解决强CP问题。本文提出了一个双轴子模型，其中1 Hz ALP构成了暗物质（DM）的全部，而QCD轴子解决了强CP问题，但对DM残余密度的贡献可以忽略。实现正确的遗物密度的机制依赖于低尺度的通货膨胀（$m_ϕ\lesssim H_{\rm inf}\lesssim 1$兆电子伏），我们提出了明确的实现这样一个模型。导致1 Hz轴子的轴子势的尺度产生了一个强CP相的值，该相在$\barθ_{\rm QCD}\sim 10^{-12}$周围振荡，在质子储存环电偶极矩实验的范围内。1赫兹的轴子也在不久的将来实验室和天体物理学研究的范围内。
2020-12-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Proton Decay and Axion Dark Matter in SO(10) Grand Unification via Minimal Left-Right Symmetry
我们研究了$SO(10)$大统一理论中质子的寿命，该理论在大统一理论尺度下具有左右对称的规范理论。特别是，我们专注于最小的模型，没有双二重态希格斯场的LR对称模型，它预测LR破缺标度在$10^{10\text{--}12}$ GeV左右。质子衰变算子的Wilson系数比最小$SU(5)$ GUT模型的Wilson系数大得多，特别是当标准模型Yukawa相互作用是通过积分出额外的矢量多重态而产生的时候。结果表明，即使GUT规范玻色子质量在$10^{16\text{--}17}$ GeV的范围内，质子寿命也在超神冈实验的范围之内.我们还表明，额外的矢量多重态的质量可以产生的Peccei-Quinn对称性破缺在一个一致的方式与轴子暗物质的情况。
2020-01-30 hep-ph
Cosmological abundance of the QCD axion coupled to hidden photons
我们研究了量子色动力学轴子与隐光子耦合的宇宙学演化。对于一个中等强度的耦合，轴子场的运动导致了由快子不稳定性产生的隐藏光子的爆炸性产生。我们使用晶格模拟来评估QCD轴子的宇宙学丰度。在这样做时，我们将产生的隐藏光子的反作用的轴子动力学，这在非线性政权变得显着。我们发现，轴子丰度抑制最多${\cal O}(10^{2})$的衰变常数$f_a = 10^{16}$ GeV，相比，没有耦合的情况下。对于足够大的耦合，QCD轴子的运动变得强烈阻尼，结果，轴子丰度增加。我们的结果表明，在一定范围内的耦合到隐藏的光子的轴子衰变常数的宇宙学上限可以放宽几百。
2018-04-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining axion coupling constants from measuring the Casimir interaction between polarized test bodies
我们提出了一个实验测量两个平行的SiC板与对齐的核自旋之间的有效卡西米尔压力。利用单轴子交换过程计算了强子和大统一理论轴子对轴中子耦合常数的预期约束。为此，推导出两个极化板之间由于组成费米子之间交换一个轴子而产生的附加压力的一般表达式。我们证明，只有垂直于板的偏振分量有助于压力。所获得的压力可以是排斥性的和吸引性的，这取决于两个板的极化是单向的还是指向相反的方向。它示出，虽然在磁化板的情况下得到的轴子-电子耦合的约束是没有竞争力的，在一个轴子-中子耦合的约束与极化核自旋的板是相同的数量级的那些先前获得的大统一体轴子单独使用的过程中的两个轴子交换。拟议的实验还允许加强目前已知的约束，通过使用一个和两个轴子交换过程的大统一体轴子的轴子-中子耦合常数。
2016-08-01 hep-ph quant-ph
WISPers from the Dark Side: Radio Probes of Axions and Hidden Photons
在无线电政权的测量包括一些有效的方法WISP搜索，往往覆盖独特的或高度互补的范围内的参数空间相比，在其他研究领域的探索。这些测量可以用来寻找隐藏光子和轴子振荡的电磁示踪剂，将探测到的隐藏光子质量范围向下延伸到~10^-19 eV，并关闭了轴子暗物质强烈青睐的1-5微eV范围内的最后间隙。这为该领域的几项新举措提供了强大的推动力，包括WISP暗物质实验（WISPDMX）和在0.1-1000微电子伏特范围内进行宽带WISP搜索的新概念方法。
2013-09-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion in the minimal SO(10) GUT
Osaka University（大阪大学）
该论文在最小超对称SO(10)大统一理论中研究QCD轴子，将特定希格斯场VEV相位差识别为轴子，并利用混合暴胀和Lazarides-Shafi机制解决畴壁问题，同时自然限制为三代费米子。
2025-10-27 hep-ph
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下，宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反，动力学混合被对称性所禁止，并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子，我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性，CMB扭曲，天体物理能量损失，光照射通过墙壁实验，太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Fermion mass, Axion dark matter, and Leptogenesis in SO(10) GUT
本研究针对最小参数SO(10)大统一理论中费米子质量与混合的观测张力，通过引入基础表示费米子和旋量表示标量扩展框架，既实现Peccei-Quinn对称性、拟合费米子质谱，又解释轴子暗物质与宇宙正反物质不对称。
2024-03-07 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
Feasibility, engineering aspects and physics reach of microwave cavity experiments searching for hidden photons and axions
利用微波腔，人们可以建立一个共振的“光穿透墙壁”实验，以寻找隐藏的扇形光子和轴子样粒子，在标准模型的许多扩展中预测。在本说明中，我们使用最先进的技术可以达到的灵敏度的可行性研究。
2009-08-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
String theoretic QCD axions in the light of PLANCK and BICEP2
解决强CP问题的QCD轴子可能起源于紧化弦论中的反对称张量规范场，其衰变常数在大统一尺度附近。这种可能性似乎排除了现在的检测张量模式的BICEP 2和普朗克约束等曲率密度扰动。一个更有趣也是可行的可能性是弦理论QCD轴子在反常U（1）_A规范对称性下带电。在这种情况下，如果模稳定在Fayet-Illiopoulos项消失点附近，则轴子衰变常数可以远低于GUT标度，而U（1）_A带电物质场由于超对称超对称破缺标量质量而得到远低于GUT标度的真空值.我们在哈勃膨胀率为10^{14} GeV的暴胀时期检查了这种模型的对称性破缺模式，并确定了QCD轴子衰变常数的范围，以及相应的遗迹轴子丰度，与已知的宇宙学约束一致。除了PQ对称性在暴胀过程中恢复的情况外，还有其他可行的方案，包括PQ对称性在10^{16}-10 17} GeV左右的高尺度暴胀过程中被破坏，这是由于U（1）_A D项产生的大的哈勃诱导的快子标量质量，而目前的轴子尺度在10^{9}-5 \times 10^{13} GeV范围内，其中大于10^{12} GeV的当前值需要对轴子失准角进行微调。我们还讨论了我们的结果的超对称性的大小打破软群众的影响。
2014-07-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axionic dark energy and a composite QCD axion
我们讨论的想法，模型无关（MI）的弦论的轴子是典型的暗能量的来源。该方案完成了一个复合QCD轴子从隐藏的部门squark凝聚，可以作为暗物质的候选人。该机制依赖于这样一个事实，即隐藏的扇区异常的复合轴子的贡献是远远小于QCD异常项。这个直观上令人惊讶的场景是基于这样一个事实，即在隐藏扇区尺度$Λ_h$之下，有许多轻的隐藏扇区夸克。简单地说，通过计算工程维数，与QCD反常项相比，隐藏扇区瞬子势可以忽略不计。
2009-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonant feedback for axion and hidden sector dark matter searches
谐振反馈电路被提出作为一种替代正常模式的导电壁腔或集总电路在搜索隐藏的扇区粒子。所提出的方法提供了几个潜在的优势，迄今为止最敏感的轴子搜索，采用腔谐振器，包括覆盖范围更广的轴子质量，同时探测许多轴子质量的能力，并消除实验麻烦的机械调谐杆机制。在概述了所提出的方法后，我们提出了一个稻草人实验配置的噪声预算。我们表明，拟议的实验有可能探测轴子质量范围2-40微电子伏特与38天的集成时间。其他现有的和提出的对隐藏扇区粒子的共振搜索也可以受益于这种检测方法。
2018-11-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Cosmic strings and domain walls of the QCD quark condensate with and without a hidden axion
本文研究QCD夸克凝聚体形成的轴子型弦-壁系统，指出其独立于隐藏轴子存在并可能主导早期宇宙演化，同时分析了费米子零模、反常流入及其在QCD相变和重离子物理中的意义。
2025-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion/Hidden-Photon Dark Matter Conversion into Condensed Matter Axion
QCD轴子或类轴子粒子是宇宙中暗物质的候选者。另一方面，在某些凝聚态系统中存在类轴子激发，这意味着凝聚态轴子与暗物质粒子之间可能存在相互作用。在量子水平上讨论了反铁磁绝缘体中凝聚态轴子与集体自旋波激发之间的关系。为发现暗物质信号，估算了亮暗物质（如基本粒子轴子或隐藏光子）向凝聚态物质轴子的转化率。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall hep-ph
Neutrino mixing in SO(10) GUTs with non-abelian flavor symmetry in the hidden sector
轻子和夸克的混合矩阵之间的关系：$U_{\rm{PMNS}} \approx V_{\rm{CKM}}^\dagger U_0$，其中$U_0$是特殊形式的矩阵（如BM，TBM），可以作为理解轻子混合和中微子质量的线索。这可能意味着中微子的大统一和具有一定对称性的隐扇区的存在，它产生了$U_0$并导致中微子质量的减小。我们应用剩余对称性方法来获得$U_0$。可见扇区和隐藏扇区的剩余对称性均为$\mathbb{Z}_{2} \times \mathbb{Z}_{2}$。他们的嵌入在一个统一的风味组被认为是。我们发现$U_0$只有几种可能的结构，包括BM混合和由黄金比例决定的元素矩阵。给出了基于$SO(10)$ GUI和$S_4$风格组的BM场景的实现。讨论了这种情况下的通用功能，特别是CP相位$144^{\circ}\lesssimδ_{\rm CP}\lesssim 210^{\circ}$的最小版本的预测。
2018-04-07 hep-ex hep-ph
Electric current on surface of a metal/superconductor in axion/hidden-photon background
通过适当考虑表面电场和磁场的边界条件，导出了由轻玻色子暗物质（如轴子或隐光子）在正常金属或超导体表面上感应的电流.我们讨论了检测这种电流的可能性。
2021-11-04 hep-ph
Hidden Photon and Axion Dark Matter from Symmetry Breaking
一个隐藏的轻光子或类轴子粒子是一个很好的暗物质候选者，它们往往与暗整体或规范U（1）对称性的自发破缺有关。我们考虑了暗Higgs粒子和标准模型Higgs粒子之间的门耦合以及各种热效应，详细研究了相变附近的暗Higgs动力学。我们表明，（想）南武-戈德斯通玻色子是有效地产生通过与共振参数$q\sim 1$在隐藏的对称性破缺的参数共振。在最简单的设置中，它预测了二阶相变，这可以解释暗物质丰度的轴子或隐藏的光子作为轻亚电子伏特。即使是更轻的质量，如QCD轴子模型预测的那样，在一阶相变的情况下，也可以与暗物质丰度一致，在这种情况下，引力波信号可能会被未来的实验，如LISA和DECIGO检测到。
2021-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Model-dependent Axion as Quintessence with Almost Massless Hidden Sector Quarks
已知{ \it quintessence}的伪戈德斯通玻色子需要衰变常数$F_q\sim M_P$和势$(0.003 {\rm eV})^4$的高度，因此伪戈德斯通玻色子的质量为$10^{-33}$ eV。在某些超弦模型中，模型依赖的轴子被认为是一个很好的候选者。我们用一个隐扇区规范群$SU(3)_H\times U(1)_H$实现了这个思想。隐扇形瞬子对精粹势的贡献被几乎无质量的隐扇形夸克所抑制。与模型无关的轴子是强CP解所需的QCD轴子。
2000-06-29 hep-ph
Adiabatic suppression of the axion abundance and isocurvature due to coupling to hidden monopoles
弦论预言了许多被称为模和轴子的光场，由于暴胀后相干振荡的过度产生，导致了宇宙学问题。其中一个突出的解决方案是绝热抑制机制，然而，在轴子的情况下，这是不平凡的，因为它需要一个大的有效质量项，作为时间的函数减少。本文件有两个目的。首先，我们给出了一种在绝热抑制机制下计算一般情况下相干振荡宇宙学丰度的解析方法。其次，我们将我们的方法应用到一些具体的例子中，包括一个弦轴子获得一个大的有效质量，由于威滕效应的存在下隐藏的单极子。
2017-08-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Detection Searches, Beam-Dump Experiments, and the $H_0$ Tension
由于其稳定性，隐藏的暗物质是一个看似合理的暗物质候选者，但由于与最小形式的标准模型粒子的微弱相互作用，直接实验搜索非常困难。然后，我们介绍了一个轴子，$a$，连接隐藏的暗物质和标准模型粒子，并检查当前的限制和未来的前景直接暗物质搜索和束流转储实验。我们发现两个参数区域周围的$m_a = {\cal O}(10)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{5})$ GeV和$m_a = {\cal O}(100)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{4})$ GeV的暗物质和轴子分别在未来的实验，如PICO-500和SHiP的范围内。我们还注意到，主要由轴子衰变产生的隐藏光子与$ΔN_{\rm eff} \simeq 0.6$一起贡献给暗辐射，这可以松弛$H_0$张力。
2019-09-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Radiation in Spectator Axion-Gauge Models
在轴子-规范场模型的框架下，暴胀时期的原初引力波扰动不仅可以由引力子的量子涨落产生，也可以由与轴子场耦合的隐规范场的动力学产生。我们研究了在暴胀过程中和暴胀后的轴子和SU（2）规范群的规范场的演化以及它们的能量密度。我们表明，在规范场来源于附加引力波的情况下，由轴子衰变产生的隐藏规范玻色子的额外辐射分量是相当大的。我们指出，未来对暗辐射能量的测量，如CMB-S4，可以对这种宇宙学场景施加重要的限制。
2022-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Instanton NDA and Applications to Axion Models
本文提出Instanton NDA幂次计数规则以估计瞬子效应，并应用于轴子模型，发现小瞬子提高轴子质量的同时会加剧轴子质量问题，而Z_N轴子、复合轴子及轴子GUT模型对紫外错位效应具有安全性。
2024-05-01 hep-ph hep-th
Hidden Sector Gaugino Condensation and the Model-independent Axion
在有效场论框架下，我们考虑了隐扇形规范群中的超引力和超对称性破缺对隐扇形真空角$θ_h$的影响。如果$U(1)_R$对称性被分解为具有$N\ge 3$的离散子群$Z_N$（N=4是边际的），则势的$θ_h$参数依赖性产生现象学上可接受的不可见轴子解。反常U（1）超弦模型是解决强CP之谜的不可见轴子的很好的候选者。
1998-05-29 hep-ph
Axion and neutrino mass from a hidden gauge symmetry model
提出了一个由规范隐$U(1)_H$对称性描述的暗扇区模型，其中中微子质量在单圈水平上产生，轴子是通过给暗扇区中的费米子相应地分配Peccei-Quinn电荷来诱导的.然后，我们的方案通过与$U(1)_H$和Peccei-Quinn对称性破缺相关的标量场将奇异费米子质量产生、中微子质量矩阵和轴子联系起来。我们研究了中微子质量公式、轻子味破缺、μ子反常磁矩、暗物质遗迹密度和轴子耦合等由暗扇区与标准模型粒子相互作用产生的结果。
2020-07-08 hep-ph
NICA prospects in searches for light exotics from hidden sectors: the cases of hidden photons and axion-like particles
本文首次评估NICA对隐藏光子和30–500 MeV类轴子粒子等轻隐藏扇区粒子的探测灵敏度，指出其可覆盖其他项目难及的参数空间，并有望在一年数据采集后实现5σ新物理发现。
2024-04-06 hep-ph
Flavour bounds on axions, hidden photons and sterile neutrinos
本文回顾了在最小模型假设下，利用味破坏衰变对类轴子粒子、隐藏光子和重中性轻子进行探测的灵敏度。
2024-04-01 hep-ph
A Hunt for Magnetic Signatures of Hidden-Photon and Axion Dark Matter in the Wilderness
本研究通过在荒野部署磁力计网络进行相关测量，探测地球转换超轻玻色子暗物质产生的振荡磁场，首次对0.5-5.0 Hz频率范围内的隐藏光子和轴子暗物质参数空间进行了实验限制，取得了该频段最佳的实验界限。
2023-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter with Stuckelberg Axions
我们回顾了一类模型，推广了传统的Peccei-Quinn（PQ）轴子解的Stückelberg赝标量。这样的轴子模型代表了一个重要的变化，相对于较早的方案，轴子场与全球异常，因为施托克伯格场，这是必不可少的取消规范异常存在额外的$U(1)$对称性。与这些模型相关的额外中性电流在过去已经在具有相交膜的orientifold模型中进行了研究，假设Stückelberg尺度在多TeV区域。这种结构在场论水平上是相当普遍的，可以解释为弦论反常抵消的格林-施瓦茨机制的四维场论实现。我们提出了一个概述这种类型的模型在TeV/多TeV的范围内，在他们原来的配方和他们最近嵌入到一个普通的大统一理论，提出了一个$E_6\times U(1)_X$模型作为一个例子。在这种情况下，模型包含两个轴子，第一个对应于Peccei-Quinn轴子，其不对准发生在QCD相变，质量在meV区域，解决了强CP问题。第二个轴子是超轻的，在$10^{-20}-10^{-22}$ eV区域，由于未对准和去耦发生在大统一尺度。PQ解引入的两个标度，即PQ破缺标度和QCD强子跃迁处的错位标度，分别变成了普朗克标度和大统一标度，整体异常被规范异常所取代。周期势和相应的振荡与德布罗意波长可达10 kpc的粒子有关。为了在天体物理学水平上解决几个暗物质问题，这种亚星系尺度被认为是必要的。
2019-04-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Could an axion-like particle be hidden in $η_c\toγγ$?
本文研究BESIII观测到的$η_c\ oγγ$过程中是否可能隐藏轴子类粒子，提取其质量、宽度和耦合强度，并提出其他衰变道用于确认或排除其存在。
2025-06-04 hep-ph
Calculation of axion-photon-photon coupling in string theory
轴子搜索实验邀请一个合理的估计轴子-光子-光子耦合常数$\overline{c}_{aγγ}$在弦模型与现象学上可接受的可见部门。我们提出了一个精确的Peccei-Quinn对称性的计算$\overline{c}_{aγγ}$。在Huh-Kim-Kyae的$\Z_{12-I}$轨道紧致化中，我们得到了在大统一尺度下的多单态的$\overline{c}_{aγγ} =\frac{8}{3}$，而低温轴子搜索实验将探测QCD校正的耦合，$ {c}_{aγγ} \simeq \overline{c}_{aγγ}-1.98\simeq 0.69$。
2015-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Impact of Helical Electromagnetic Fields on the Axion Window
原初电磁场可以强烈影响轴子的宇宙演化，反之亦然。我们表明，如果螺旋电磁场是相干产生的早期宇宙，其残余源场速度耦合轴子和增强的遗迹丰富的轴子暗物质。我们讨论了耦合到SM或隐藏规范群的QCD轴子和类轴子粒子的影响。对于一个耦合到隐藏光子的QCD轴子，我们发现，由于螺旋电磁场产生的轴子暗物质少到$α\, ΔN_{\mathrm{eff}} \gtrsim 10^{-12}$，其中$α$是规范耦合和$ΔN_{\mathrm{eff}}$是隐藏光子的有效额外相对论自由度，轴子衰减常数$10^{8}\, \mathrm{GeV} \lesssim f \lesssim 10^{12}\, \mathrm{GeV}$的传统窗口可以完全关闭。
2021-03-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
QCD axion and quintessential axion
本文综述了强CP问题的轴子解以及其它强CP解。我们还指出了典型的轴子（quintaxion），由于隐藏扇区夸克质量和中间隐藏扇区尺度的微小比值，其势可以非常平坦。五轴子的候选者应该是弦论的轴子，模型无关的或模型依赖的轴子。
2003-08-07 hep-ph
Hidden sector axions: physics and cosmology
在弦论的框架中嵌入隐藏扇区超引力模型导致了类轴子自由度的出现。其中之一是杂种弦论的模型无关轴子。它有一个普朗克尺度量级的衰变常数，可以扮演一个精华场的角色。在允许TeV范围内的所需$μ$项的模型中，隐藏扇区动态通过多个跷跷板效应导致$(0.003 {\rm eV})^4$的真空能量。强CP问题的一个解决方案是提供了一个额外的隐藏扇区赝标量的属性，使其成为一个可接受的候选人冷暗物质的宇宙。
2003-07-25 astro-ph hep-ph
Optimal Electromagnetic Searches for Axion and Hidden-Photon Dark Matter
对轴子和隐藏光子的直接探测搜索在寻找暗物质中扮演着越来越重要的角色。在这项工作中，我们推导出了这些候选项的最佳电磁搜索的属性，但受到放大的标准量子限制（SQL）的约束。我们表明，单极谐振搜索可能具有相当大的灵敏度以外的谐振器带宽和优化这种灵敏度可能会增加扫描速率高达五个数量级，在低频。额外的增强可以获得超过一百万，这对应于暗物质信号的线宽谐振器品质因数。我们提出的谐振器优化在更广泛的背景下，确定最佳的接收器架构（谐振或其他）。我们讨论先验概率的暗物质信号和它们的作用，在搜索优化。我们确定频率集成的灵敏度是在宽带搜索的品质因数，并证明它是有限的博德-法诺准则。优化的单极谐振器是约75%的Bode-Fano限制，建立它作为一个基本上接近理想的，单模暗物质检测方案。我们的分析表明，与以前的工作相比，扫描单极共振搜索优于反应宽带搜索。我们的研究结果激发了量子测量技术在未来轴子和隐藏光子暗物质搜索中的广泛应用。
2021-05-08 hep-ex hep-ph
The Minimal UV-induced Effective QCD Axion Theory
这种特征性的轴子耦合可以通过标准模型（SM）费米子与高尺度$U(1)$ Peccei-Quinn（PQ）对称性破缺的赝Goldstone之间的有效耦合产生。假设UV诱导的有效算子在PQ对称性破缺之前产生必要的耦合，并且SM的任何低尺度耦合都被限制在Yukawa扇区，可以制定三个最小的自然场景，这提供了在GUT/弦尺度下QCD轴子和介质之间的连接。我们发现，PQ对称性破缺尺度可能约为$10^{15}$ GeV，高于经典QCD暗物质轴子窗口，但如果考虑人择窗口，这是可能的。我们还提出了一个实验来探测这种情况。如果暗物质轴子被发现，他们可能会建议我们生活在一个非典型的哈勃体积。
2022-05-04 astro-ph.CO hep-ph
Axion Isocurvature and Magnetic Monopoles
我们提出了一个简单的机制来抑制轴子等曲率波动使用隐藏扇区磁单极子。这使得Peccei-Quinn标度与统一标度一致，并具有高标度膨胀。
2015-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Broadband and Resonant Approaches to Axion Dark Matter Detection
当超轻的轴子暗物质遇到静磁场时，它会产生一个有效的电流，该电流沿着磁场线并以轴子康普顿频率振荡。我们提出了一个新的实验来检测这种轴子有效电流。在存在轴子暗物质的情况下，一个大的环形磁铁将像一个振荡的电流环，其感应的磁通量可以通过一个电感耦合到SQUID磁强计的外部拾取回路来测量。我们认为谐振和宽带读出电路，并表明，宽带的方法具有优势，在小轴子群众。考虑到不可约的噪声源，我们估计了这种设计的范围，并证明了对质量在10^{-14}-10 ^{-6} eV范围内的类轴子暗物质的潜在敏感性。特别是，宽带和共振策略都可以探测具有大统一体尺度衰减常数的QCD轴子。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The anomalous U(1) global symmetry and flavors from an SU(5) x SU(5)$'$ GUT in $Z_{12-I}$ orbifold compactification
在弦紧化中，经常出现反常的U（1）规范对称性，它属于杂化弦的E8 $\times$ E8。这种反常的U（1）规范玻色子通过从二阶反对称张量场$B_{MN}$吸收一个赝标量（对应于模型无关的轴子），在紧化标度下获得质量，刚好低于$10^{18\,}$ GeV。在紧化标度之下，产生了一个整体对称U（1）$_{\rm anom}$，其电荷$Q_{\rm anom}$是原始规范U（1）电荷。这是最自然的全局对称性，实现了“看不见”的轴子。这种整体对称U（1）$_{\rm anom}$适合于味对称。在最简单的SU（5）翻转大统一紧化模型中，我们根据标准模型单态的真空期望值计算了所有的低能参数。
2017-11-23 hep-ph hep-th
