A Supersymmetric Extension of Axionic Electrodynamics: From Axions and Photons to Axinos and Photinos
Universidade Federal do Espírito Santo(圣埃斯皮里图联邦大学);Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas(巴西物理研究中心);Instituto Federal do Espírito Santo(圣埃斯皮里图联邦学院);Centro Federal de Educação Tecnológica C. S. da Fonseca(C.S.达丰塞卡联邦技术教育中心)
本文构建了轴子电动力学的超对称扩展,研究轴子、光子及其超对称伙伴轴ino和光ino的相互作用,分析了bosonic和fermionic部分的色散关系及有效质量,并探讨了bosonic场方程的解。
2026-09-04 hep-ph hep-th
The Quest for an Intermediate-Scale Accidental Axion and Further ALPs
最近探测到的宇宙微波背景偏振计实验BICEP 2的张量波动的B模式功率谱基本上排除了所有合理的轴子模型,其衰变常数是$10^{13}$ GeV以上。此外,有强大的理论,天体物理学和宇宙学的动机模型,涉及,除了轴子,也轴子状粒子(ALP),衰变常数在中间尺度范围内,之间的$10^9$ GeV和$10^{13}$ GeV。在这里,我们提出了一个一般性的分析模型与轴子和进一步的ALP和推导出的轴子和ALP光子(和电子)耦合的相对大小的界限。我们讨论了我们可以从测量的轴子和ALP光子耦合的基本参数的基础紫外线完成的理论。对于后者,我们考虑扩展的标准模型,其中的轴子和ALP(s)出现作为伪南武-戈德斯通玻色子从全球手征$U(1)$(Peccei-Quinn(PQ))对称性的破坏,意外地发生从精确的离散对称性的低能量残余。在这样的模型中,轴子和进一步的ALP被保护免受灾难性的显式对称性破缺的影响,由于普朗克尺度抑制运营商。考虑的情况下,利用重右手中微子得到他们的质量通过PQ对称性破缺,从而解释了小质量的活性中微子通过电弱和中间PQ对称性破缺规模之间的跷跷板关系。我们展示了一些模型,可以同时容纳一个轴子暗物质的候选人,ALP解释宇宙的异常透明度$γ$ -射线,和ALP解释最近报道的3.55千电子伏的伽马线从星系和星系团,如果各自的衰变常数是中等规模。
2014-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Electroweak axion string and superconductivity
我们研究了DFSZ轴子模型中具有电弱规范通量的轴子弦,并表明这些弦,称为电弱轴子弦,可以表现出超导性而不需要费米子零模。我们构造了三种类型的电弱轴子弦解。其中,具有$W$ -通量的宇宙弦在某些参数空间中可能是最轻的,从而导致稳定的超导宇宙弦。我们还表明,一个大的电流可以沿着字符串由于Peccei-Quinn规模远远高于电弱规模。这种大电流在具有相同拓扑电荷的轴子弦之间产生了净吸引力,这为轴子弦在早期宇宙中形成Y结提供了一种新的可能性。
2021-06-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Diluting the inflationary axion fluctuation by a stronger QCD in the early Universe
我们提出了一种新的机制来抑制轴子等曲率扰动,同时产生适量的轴子暗物质,在超对称轴子模型的框架内与超对称破缺引起的轴子尺度。该机制涉及一个中间的相变以产生希格斯μ参数,在此之前,弱标度与轴子标度相当,并且由此产生的较强QCD在一定时期内产生比哈勃标度更重的轴子质量。结合原初暴胀期间哈勃诱导的轴子尺度远高于目前的中间轴子尺度,早期宇宙中较强的QCD将轴子涨落抑制得足够小,即使暴胀哈勃尺度饱和到目前的上界,同时产生一个1阶的轴子失准角。
2015-05-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On Stability of Fermionic Superconducting Current in Cosmic String
最近,在轴子模型中宇宙弦的手征超导性引起了人们的注意。这种非对称性可以改变对轴子模型宇宙学的标准理解。例如,具有相当大的超导电流的弦环可以成为稳定的配置,这被称为Vorton。量子力学的性质也会影响弦网络的宇宙演化。本文研究了弦中超导电流的稳定性。我们发现,即使载体粒子在真空中不稳定,对于直弦或无限小的弦芯,超导性确实是稳定的。然而,我们也发现,在典型的轴子模型中,如果载体粒子在真空中是不稳定的,载体粒子的衰变曲线弦。因此,Vorton的寿命与真空中的载体颗粒的寿命相差不远。
2021-05-29 hep-ph hep-th
Heavier $W$ boson, dark matter and gravitational waves from strings in an $SO(10)$ axion model
受CDF合作组最近确定的$W$ -玻色子质量的启发,我们重新审视了一个$SO(10)$轴子模型,在该模型中,一个具有零超荷的标量$SU(2)_L$三重态场通过与标准模型Higgs二重态混合而获得非零VEV。三重VEV对$W$质量有相当大的贡献,这有助于显著降低标准模型预测值与$m_W$的较高CDF值之间的$7σ$差异。我们表明,相对轻的三重态质量($\sim (1-50)$ TeV)是兼容的规范耦合统一和可观察到的质子衰变。一个完整的$Z_2$规范对称性,再加上两个费米$10$ -plets的存在需要解决轴子域壁问题,意味着轴子和一个稳定的中间质量($\sim 10^9-10^{10}$ GeV)费米子都是可能的暗物质候选者。我们还展示了由该模型预测的中尺度拓扑稳定宇宙弦的引力波谱。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Topology (and axion's properties) from lattice QCD with a dynamical charm
本文给出了在$0.9 \lesssim T/T_c \lesssim 2$温度范围内具有四种动力学味的QCD结果。我们用威尔逊费米子在最大扭曲下进行了晶格模拟,并用胶子和费米子方法测量了拓扑电荷。拓扑电荷分布研究的手段,其累积量,编码的QCD轴子,一个合理的暗物质候选人的相关属性。与费米子方法测量的拓扑磁化率表现出幂律衰减的$T/T_c \gtrsim 2$,与稀释瞬子气体近似(DIGA)预测的指数接近。在接近$T_c$的温度依赖的有效指数接近上述DIGA结果,与最近的解析计算一致。一旦对贡献于暗物质的轴子的比例做出假设,这些结果就限制了轴子窗口。
2017-05-04 hep-lat hep-ph
Monopoles, Axions and Intermediate Mass Dark Matter
我们提出了一个解决方案遇到的宇宙学问题(超对称)大统一理论,由于丰富的混合通货膨胀结束时的量子生产。通过使用由U(1)轴子对称性“驱动”的热膨胀,超重的中微子通量可以自然地被抑制到专用的大规模实验应该可以达到的值。U(1)轴子对称性也有助于为最小超对称标准模型的μ项产生正确的量值。一个重要的副产品是预测存在稳定或寿命很长的费米子,拥有10^{12} GeV量级的中间尺度质量。它们的存在是实现热膨胀所必需的,它们的稳定性是由于Z_2对称性。它们可能构成了冷暗物质中相当大的一部分,并可能有助于解释超高能宇宙射线事件。其余的冷暗物质可能由轴子组成。虽然我们的讨论是在超对称SU(4)_cxSU(2)_LxSU(2)_R的框架内进行的,但它也可以推广到其他大统一规范群,如SU(3)_cxSU(3)_LxSU(3)_R或SO(10)。
2000-07-20 hep-ph
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
A Stepping Stone Solution to the QCD Axion Isocurvature Problem
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma(俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系)
本文提出“垫脚石”方案,通过引入暴胀结束前的中间PQ破缺真空,缓解QCD轴子等曲率问题中PQ标度变化带来的参数共振,实现更温和的层级差距。
2026-09-25 astro-ph.CO hep-ph
An Intermediate Scale R-axion \& the QCD Axion
University of Illinois Chicago(伊利诺伊大学芝加哥分校)
研究中间尺度R-轴子面临的DFK约束问题,通过混合F项和D项提升标量势的有效构造放宽$f_R$下限,还探讨R对称性与QCD反常关系,指出TeV尺度超对称性下R-轴子可规避约束并重现暗物质丰度。
2026-07-08 hep-ph hep-th
Review of axino dark matter
本文综述了轴子暗物质的研究现状。两个层次问题,强CP问题和规范层次问题,导致引入粒子物理学的自发破缺的整体Peccei-Quinn对称性和软破缺的超对称性,分别。把它们结合起来,意味着不仅存在轴子,而且存在它的标量分量--萨克逊子和它们的费米子伙伴--轴子。其中,轴子和轴子是有吸引力的暗物质候选者。讨论了轴子作为暗物质的各种可能性。
2013-07-12 astro-ph.CO hep-ph
Axino as a sterile neutrino
我们提出了一个超对称轴子模型,其中轴子的费米子超伴子,即轴子,对应于一个不育中微子,这将容纳LSND数据与大气和太阳中微子振荡。
2001-04-14 hep-ph
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
Axionic domain wall number related to U(1)$_{\rm anom}$ global symmetry
在10**9-10**12 GeV的中等尺度下,具有$f_a$的QCD轴子似乎与整体对称性的引力破坏相冲突,并可能面临轴子畴壁问题。我们指出,具有反常U(1)规范对称性的弦紧化,允许理想的手征物质谱,同时避免了这两个问题。
2016-04-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The $μ$ Problem and the Invisible Axion
超对称标准模型中的$μ$项是”非零“的。在中等尺度上的超对称破缺可能提供所需的$μ$项和不可见的轴子。本文还讨论了超弦模型中这个$μ$问题的一个可能的解。
1992-09-16 hep-ph
Light Sterile Neutrinos in the Early Universe: Effects of Altered Dispersion Relations and a coupling to Axion-Like Dark Matter
该研究探讨了具有改变色散关系及与类轴子标量场耦合的轻惰性中微子对宇宙学的影响,发现两种效应可分别抑制惰性中微子并产生正确氦丰度,结合两者可开辟新的参数空间。
2023-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Gauge and gravitational instantons: From 3-forms and fermions to Weak Gravity and flat axion potentials
我们调查的规范和引力瞬子的背景下,沼泽地计划的作用。我们的重点是全球对称性破缺,特别是在费米子的存在下,他们诱导。我们首先回顾并更精确地描述了稀瞬子气体的三形式规范理论。在这种语言中,轻费米子对瞬子效应的常见抑制可以理解为3-形式的去耦。即使所有的费米子都保持质量,这种退耦也可能发生在费米子扇区中明显未破缺但异常的全局对称性的基础上。这应该是量子引力所禁止的,这使我们推测出一个相关的,依赖于截止的诱导轴子势的下限。最后,我们注意到上述的引力对应物是K3瞬子。这些是具有K3拓扑的欧几里德时空的小涨落,它们诱导出类似于规范理论中的“特胡夫特顶点”的费米子算符。虽然普朗克抑制,他们可能是唯象相关的,如果伴随着其他更高的维度费米子运营商或如果K3进行适当的规范通量。
2019-06-18 hep-ph hep-th
Axion and Dark Fermion Electromagnetic Form Factors in Superfluid He-4
本文提出利用超流氦-4的声子信号探测亚GeV费米子暗物质与ALPs的电磁形状因子,并给出1 kg·年曝光下的预期直接探测约束。
2023-12-06 hep-ex hep-ph
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
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
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
Axions And Self-Interacting Dark Matter In The Heterotic String-Derived Model
在重新考察了在四维自由费米子公式中构造的\cite{Ashfaque:2016ydg, Athanasopoulos:2014bba, Faraggi:2016xnm, Ashfaque:2016jha}的杂合弦导出的低能有效模型后,我们发现了两个要么有害要么有质量的轴子。作为一个直接的结果,他们不能解决强$CP$问题,这是在完全符合\cite{Lopez:1990iq, Halyo:1993xn}。我们还探讨了自相互作用的暗物质存在于隐藏扇区\cite{Faraggi:2000pv}中的非阿贝尔规范群中的可能性。我们发现,低能量弦衍生模型自然欢迎自相互作用的暗物质作为$4$副本的非阿贝尔,隐藏的$SU(2)$规范群因子存在。
2016-08-27 hep-ph physics.gen-ph
Axion Models with High-Scale Supersymmetry Breaking
受弦景观中高尺度超对称破缺的可能性的启发,我们提出了一个近似普适中尺度($\sim 10^{11}$ GeV)超对称破缺的超对称KSVZ轴子模型.为了保护整体Peccei-Quinn(PQ)对称性不受量子引力破坏,我们考虑了规范离散$Z_N$ PQ对称性.在我们的模型中,轴子可以是冷暗物质的候选者,并且中间超对称性破缺尺度与PQ对称性破缺尺度直接相关。在大约$2.7\times 10^{16}$ GeV处可以实现规范耦合统一。希格斯粒子的质量范围是130 GeV到160 GeV。我们简要地讨论了其他轴子模型与高尺度超对称性破缺的稳定性的轴子解决方案是类似的。
2004-10-26 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
Wave-Tide Locking in Thin Stellar Streams: A Phenomenological Mass Spectrometer for an Intermediate Ultralight Axion
通过薄恒星流中波潮锁定的解析关系,提出一种无需模拟的超轻轴子质量估计方法,并利用窄流宽度数据给出轴子质量约10^{-19}eV和隐核质量约10^3-10^4 M⊙的初步约束。
2026-06-04 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 Portal to Scalar Dark Matter: Unveiling Stabilizing Symmetry Footprints
本文提出以类轴子粒子为门户研究标量暗物质,通过非阿贝尔离散对称性保留DM-ALP相互作用,揭示出半湮灭决定遗迹密度、直接探测受抑制和间接探测谱丰富等特征。
2025-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Suppressing Isocurvature Perturbations of QCD Axion Dark Matter
我们提出了一种新的机制来抑制等曲率扰动的QCD轴子。问题的关键是,如果希格斯场有足够大的期望值,那么在非常早期的宇宙中,QCD相互作用在中能或高能尺度上变得很强。在存在额外的有色粒子的情况下,有效QCD尺度甚至可以更高。我们表明,QCD轴子,然后变得如此之重,在通货膨胀期间,其等曲率扰动显着抑制,从而放松对通货膨胀规模的约束。
2013-11-18 hep-ph
Gravitational waves from the fragmentation of axion-like particle dark matter
这种错位机制使得轻标量玻色子(如类轴子粒子(ALP))能够有效地(通常是非常冷的)产生,使它们成为一种有吸引力的暗物质候选者。然而,在某些情况下,例如在单值性的存在下,ALP的自相互作用可以足够强,使得均匀场在振荡开始后不久就破碎。由此产生的大的不均匀性可以导致引力波(GW)的产生。我们调查的非线性动力学的碎片,以及随后的湍流政权,并计算随机GW背景,从这个过程中产生的。如果时间演化的特点是由于在潜在的底部小质量的超相对论动力学的扩展的中间阶段,GW的背景可以增强。然而,这种增强受到暗物质保持足够冷的要求的限制。在某些情况下,由此产生的GW可能在未来GW探测器的范围内,允许对这种类型的暗物质进行补充探测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph
A 3.55 keV Photon Line and its Morphology from a 3.55 keV ALP Line
星系团可以有效地将类轴子粒子(ALP)转化为光子。我们提出,最近声称检测到的3.55- 3.57 keV线在大量的星系团和仙女座星系的堆叠光谱可能源于标量或费米子$7.1$ keV的暗物质衰变成一个类轴子粒子(ALP)的质量$m_{a} \lesssim 6\cdot 10^{-11}~{\rm eV}$,随后转换成一个光子在集群磁场。与光子线直接来自暗物质衰变或湮灭的模型相反,这可以解释英仙座星系团中的异常线强度。由于轴子-光子转换的尺度为$B^2$,冷核星系团具有较高的中心磁场,该模型也可以解释在英仙座、蛇夫座和半人马座星系团的冷核中观察到的线发射峰值,而不是更大的暗物质晕。我们描述了这种情况下,为未来的观测独特的预测。
2014-03-10 astro-ph.CO hep-ph
Axion USR Inflation
本文研究轴子势能驱动的USR暴胀模型,揭示Chern-Simons相互作用导致规范场快子增长与USR机制共同产生双峰功率谱及强尺度依赖性,并预言具有非平凡形状和多重峰的非高斯性。
2025-07-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting the Axial Anomaly and Chiral Magnetic Effect in Dense Matter, with Applications to Axion Dark Matter
Pusan National University(釜山国立大学);Extreme Physics Institute, Pusan National University(釜山国立大学极端物理研究所)
本文计算了稠密物质中的轴向反常,证明其形式与真空中相同,并重新审视了手征磁效应,发现介质支持由轴向化学势决定的持续反常电流,最后讨论了轴子暗物质作为有效轴向化学势的应用。
2026-11-10 hep-ph hep-th
Deformation of Axion Potentials: Implications for Spontaneous Baryogenesis, Dark Matter, and Isocurvature Perturbations
我们发现,宇宙和暗物质(DM)的重子不对称性可以用一个单一的类轴子场的动力学来解释。在这种情况下,观察到的重子不对称性是通过自发重子生成产生的-由轴子的早期演化驱动-而其后期相干振荡解释了观察到的DM丰度。通常,通过轴子的自发重子生成只在轴子相对较重的参数空间区域成功,使其高度不稳定,不适合作为暗物质候选者。然而,我们表明,场依赖的波函数重整化可以产生有效地“变形”的轴子潜力,允许有效地产生重子不对称性,同时保持一个轻和稳定的轴子。同时,这种变形的潜力诱导非平凡的轴子动力学,包括跟踪行为在其中间阶段的演变。这种吸引子样的动态显着降低了灵敏度的轴子遗迹丰度的初始条件,自然抑制DM等曲率扰动。最后,我们构建了一个明确的模型实现,使用连续发条轴子,并调查其现象学可行性的细节。
2018-11-26 hep-ph
High Quality QCD Axion via Electric-Magnetic Duality
本研究基于超对称规范理论共形窗口的电磁对偶提出高质量QCD轴子新范式,实现高PQ对称性与无朗道极点,可解释暗物质丰度并为强CP问题与暗物质本质提供完整方案。
2024-12-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gauge coupling jump and small instantons from a large non-minimal coupling
University of Tokyo(东京大学);Tokyo Metropolitan University(东京都立大学)
本文研究了大非最小耦合对gauge耦合阈值效应的影响,发现gauge耦合在中间尺度附近跃迁,并可能增强小瞬子贡献,从而影响QCD轴子相关问题。
2024-11-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion-Dilaton Cosmology and Dark Energy
本文讨论了一类基于D=4轴子引力普遍耦合到宇宙背景流体的平坦FRW宇宙模型。特别是,我们调查的可能性经常性的加速,这是最近被证明是一般实现在广泛的一类轴子-介子模型,但在宇宙学背景流体的情况下。我们观察到,一旦我们强加的存在辐射和物质主导的宇宙演化的早期阶段,轴子-介子动力学显着改变相对于纯轴子-介子引力的情况。在物质主导的时期,标量场要么保持冻结,由于大的膨胀率,或进入宇宙学标度制度。在这两种情况下,振动的有效状态方程周围的加速度边界值是不可能的。另一方面,在低红移区域进入振荡阶段的模型则不受观测的青睐。我们还评论的可行性的轴子-介子系统作为一个候选人的动态暗能量。在模型的某个子类中,一个中间的标度状态被永恒的加速所取代。我们还简要讨论了初始条件的依赖性问题。
2007-09-12 hep-ph
Axion RG flows and the holographic dynamics of instanton densities
本文在爱因斯坦-轴子-伸缩子理论中研究轴子全息重整化群流解,发现非平凡轴子解与红外共形不动点不相容,通过正则性条件确定解,其结果与轴子沼泽地猜想吻合。
2026-10-20 hep-ph hep-th
Transient phenomena in the axion assisted Schwinger effect
由依赖于时间的背景诱导的粒子产生被很好地理解为时间演化的初始状态到一组最终状态的投影。虽然渐近初态和终态在通常情况下都有很好的定义,但在外场存在的情况下,在中间时刻粒子和反粒子的定义是模糊的。此外,这些外部场诱导需要正则化的发散。本文阐明了在均匀轴子背景中计算费米子的物理量瞬态效应的一些微妙之处,包括背景电磁场中的Schwinger产生。轴子的存在需要特别小心,以及在调整理论和计算真空对费米子能量的贡献时需要了解紫外线理论。
2022-04-22 hep-ph hep-th
Minimal solution to the axion isocurvature problem from a nonminimal coupling
提出通过非最小耦合到引力显式破缺PQ对称性的机制,在暴胀期间提升轴子质量以解决等曲率问题,并解释暗物质遗迹丰度,可通过CMB巡天与晕镜结合测试。
2024-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Unique Multi-Messenger Signal of QCD Axion Dark Matter
基于对黑洞-中子星双星的观测,我们提出了一个QCD轴子暗物质的多信使探测方案。这表明,一个密集的暗物质尖峰可能会围绕中等质量黑洞($10^{3}-10^{5} \mathrm{\,M_{\odot}}$)生长。这种尖峰的存在产生了两种独特的效应:在螺旋上升期间引力波应变的明显相移,以及由于在整个螺旋上升和合并过程中发生在中子星磁层中的共振轴子-光子转换而增强的无线电发射。值得注意的是,引力波信号的观测可以用来推断暗物质密度,从而预测无线电发射。我们研究LISA干涉仪和下一代射电望远镜(如平方公里阵列)的投影范围。在一个足够近的系统中,这样的观测将有可能探测到质量范围为$10^{-7}\,\mathrm{eV}$到$10^{-5}\,\mathrm{eV}$的QCD轴子暗物质。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Non-thermal Production of Dark Matter from Late-Decaying Scalar Field at Intermediate Scale
我们研究非热暗物质生产后期衰变的标量场,特别注意D=5的非重整化运营商,通过该标量场衰减到标准模型粒子和它们的超伙伴。我们表明,几乎相同数量的超粒子的粒子通常产生的衰变。为了避免引力子产生过剩的问题,衰变倾向于通过与中间截止尺度M << M_P的相互作用进行。轴子的玻色子超对称伙伴,即,Saxion被提出作为这种后期衰减的标量场的自然候选。我们发现在弱标度和轴子衰变常数F_A = O(10^{9-12})GeV附近,对于质量为O(100)GeV的介子质量,可以得到适量的wino/higgsino暗物质.
2006-06-26 astro-ph hep-ph hep-th
Anomaly-free axion dark matter in three Higgs doublet model and its phenomenological implications
我们研究的轴子,出现作为一个伪南武-戈德斯通玻色子,由于自发打破反常的全球味对称的唯象意义。一个有趣的可能性,这种无异常的轴子来解释暗物质(DM)是当它有一个数量级的keV和一个中间尺度的衰变常数,因为它可以通过直接搜索实验,X射线观测,各种恒星冷却过程中探索,和错位机制自然解释DM丰度。作为这类轴子的一个具体的可重整化模型,我们考虑了一个具有全局味对称性的扩展Higgs扇区,它由三个Higgs二重态场和三个带$U(1)_{\rm B-L}$荷的单重态Higgs场组成.我们确定可行的参数区域,满足理论上的希格斯势和各种实验限制在这个模型上,并评估质量谱的轴子和额外的希格斯玻色子玻色子。我们发现,即使是一个无异常的轴子一般可以耦合到光子通过混合CP奇希格斯粒子,其强度取决于希格斯双峰的真空期望值以及轴子质量。结果,希格斯偶极真空期望值的比值被严格地约束以满足X射线约束。我们展示了轴子DM解释XENON1T过剩的有利参数区域。我们还证明了CP偶希格斯玻色子玻色子的轴子-电子耦合与额外的希格斯玻色子质量和混合角有关。因此,如果在未来的观测中检测到轴子,额外的希格斯玻色子质量和类似标准模型的希格斯玻色子与弱规范玻色子的耦合将受到限制。这是一个很好的例子,说明围绕电弱尺度搜索轴子DM和BSM之间的协同作用。
2022-06-17 hep-ph
Axion-like Interactions and CFT in Topological Matter, Anomaly Sum Rules and the Faraday Effect
本文研究了四维CFT中手征反常驱动的相互作用,展示了共形Ward恒等式如何通过反常极点重建手征反常相互作用,并指出质量无关的求和规则与偏振面旋转测量可用于探测拓扑材料中的轴子样准粒子。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall hep-ph
Intermediate Scales in SUSY SO(10), b-τunification and Hot Dark Matter Neutrinos
在大统一理论框架下对大质量中微子、重子生成和费米子质量结构的考虑为超对称SO(10)理论作为超越标准模型的理论提供了强有力的理论依据。如果想通过佩切-奎因机制同时解决强CP问题,在超对称SO(10)模型的框架内实现它的最自然的方法是在大约10 $^{11}$ - 10 $^{12}$ GeV的不可见轴子尺度附近有一个中间尺度($v_{BL}$)(对应于B-L对称破缺)。如果$ν_τ$要构成宇宙的热暗物质(HDM),这样的尺度也是可取的。在本文中,我们讨论的例子超弦启发超对称SO(10)模型与标准模型规范耦合的低能量精度测量一致的中间尺度。假设的$b-τ$统一,这是一个成功的预测,许多大统一理论,然后需要这些模型和由此产生的预测$b$夸克质量被用作衡量这些计划的可行性。详细分析了一个模型与$v_{BL}\simeq 10^{11}$ GeV,这满足了不可见的轴子和$ν_τ$的HDM的要求,并导致$m_b\simeq 4.9$ GeV的单圈近似。
1995-02-01 hep-ph
On the oscillating electric dipole moment induced by axion-fermion couplings
本研究重新推导轴子暗物质背景下轴子-费米子耦合诱导的振荡电偶极矩,指出轴子边界项的关键作用,提出时间平均有效EDM概念,发现其幅值随振荡状态变化,电子EDM情形下中快振荡时的幅值与当前静态限值相当。
2024-04-18 hep-ex hep-ph
From the unification scale to the weak scale: A self consistent supersymmetric Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky axion model
Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky(DFSZ)轴子的显著特征是它与电弱希格斯场耦合。Peccei-Quinn(PQ)标度和弱标度之间存在直接联系。我们希望将DFSZ轴子在一个完整的超对称模型,有效的在所有尺度上,然后实现它在一个数字代码连接的高尺度和低尺度物理的定量水平。我们发现Rajagopal等人在1990年提出的最简单的超对称DFSZ模型在考虑标量势的最小化时是不一致的。问题是,我们得到一个负的平方质量的萨克逊,标量伙伴的轴子,在最低限度。然后,我们考虑最小的扩展,以得到一个一致的模型,所有的尺度:一个必须包括一个额外的显式部门自发打破PQ对称。在完整的模型中,我们可以确定轴子的费米子伙伴--轴子的质量。区分两种情况是有用的:(1)超对称(SUSY)破缺尺度低于PQ破缺尺度,(2)尺度是可比的。我们发现在(1)中的轴子很轻,而它的质量一般是(2)中其他软超对称破缺质量的量级。我们已经实现了超对称破缺通过通用的软破缺条款,因此没有明确的声明超对称破缺的形式和调解。这个完整的模型然后可以被合并在连接两个尺度的数字代码中。我们简要地讨论了重整化群方程以及轴子与胶子和光子的耦合。
2014-09-10 hep-ph hep-th
On the Role of Space-Time Foam in Breaking Supersymmetry via the Barbero-Immirzi Parameter
我们讨论如何:(i)在四维共形量子超引力理论中,介子/轴子超场可以扮演Barbero-Immirzi场的角色,(ii)在F型整体超对称破缺的超弦理论中,这种介子/轴子超场的费米子分量可以扮演Goldstino的角色,(iii)这种全局超对称破缺通过Goldstino的超引力耦合传递到引力扇区,以及(iv)这种情况可以在具有随机波动的D-颗粒缺陷的D-泡沫模型中明确地实现。
2011-11-01 gr-qc hep-ph hep-th
Gravitational anomalies, axions and a string-inspired running vacuum model in Cosmology
我回顾了一个弦启发的宇宙学模型与引力异常在其早期的时代,这是基于领域的(玻色子)无质量的引力多重弦,特别是引力子和卡尔布拉蒙(KR),弦模型独立,轴子(假设轴子是常数)。我展示了如何凝聚的原始引力波,这是在非常早期的大爆炸后立即产生的,可以导致所谓的运行真空模型(RVM)类型的通货膨胀,没有外部暴胀。慢滚场的作用由KR轴子扮演,但它并不驱动暴胀。反常项中的非线性会。手征费米子物质激发出现在这个RVM膨胀的末尾,作为RVM真空衰变的结果,并负责消除原始引力异常。然而,手征异常在后暴胀时期仍然存在,并可能导致KR轴子产生非微扰质量,从而在这个宇宙中扮演暗物质的角色。凝聚引力异常的结果是,有一个洛伦兹不变性违反KR轴子背景,它保持在RVM膨胀期间未稀释,并可能导致重子通过轻生在辐射时代,在模型与不育右手中微子。我还讨论了现代模型的现象学,特别注意将其与RVM的一个版本(称为II型RVM)联系起来,这可以说可以缓解当前时代宇宙学数据中观察到的紧张局势。
2021-08-09 gr-qc hep-ph hep-th
Probing ALP-portal fermionic dark matter at the $e^+e^-$ colliders
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校);South China Normal University(华南师范大学);Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter(广东省物质结构与基本相互作用卓越基础研究中心);Guangdong Provincial Key Laboratory of Nuclear Science(广东省核科学重点实验室);Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校)
研究轴子类似粒子(ALP)作为暗物质与标准模型相互作用的媒介,通过单光子加缺失能量末态探索电子-正电子对撞机对ALP-光子耦合的探测能力。
2026-06-08 hep-ph
The Impact of Axion-Like Particles on Late Stellar Evolution From Intermediate-Mass Stars to core-collapse Supernova Progenitors
Universidad de Granada(格拉纳达大学);INAF - Osservatorio Astronomico d’Abruzzo(意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台);INFN - Sezione di Roma(意大利国家核物理研究所罗马分部);Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías (CAPA), Universidad de Zaragoza(萨拉戈萨大学高能粒子与天体物理中心);Dipartemento Interuniversitario di Fisica “Michelangelo Merlin”(米开朗基罗·梅林跨学科物理系);INFN - Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);INFN - Sezione di Perugia(意大利国家核物理研究所佩鲁贾分部)
本研究通过构建不同ALP耦合强度的太阳初始组成恒星模型,发现ALP热产生会抬升碳、氖非中心点火临界质量,解释了CCSN前身星年龄与质量约束的差异。
2025-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
A $U(1)_{X}$ extension to the SM with three families and Peccei Quinn symmetry
我们提出了一个非通用的$U(1)_{X}$扩展的标准模型与三个家庭和一个额外的全球异常Peccei-Quinn(PQ)对称。前者的破缺使我们能够给奇异的费米子扇区赋予质量,后者在质量矩阵中产生必要的零来解释费米子质量等级。此外,与PQ对称性的自发破缺(SSB)相关的大能量尺度为强CP问题提供了解决方案,并且轴子可能是暗物质的候选者。此外,SSB允许产生右手中微子质量,因此由于跷跷板机制的实现,活性中微子获得$eV$ -质量值。
2019-09-25 hep-ph
A model of cosmology and particle physics at an intermediate scale
我们提出了一个宇宙学和粒子物理学模型,其中所有相关的尺度都以自然的方式从中间弦尺度产生。我们通过四个独立的物理学部分:电弱对称性破缺、μ参数、轴子尺度和中微子质量尺度,将弦尺度归属于中间尺度M_* \sim 10^{13} GeV。该模型涉及混合暴胀,瀑布场N负责产生μ项、右手中微子质量标度和佩西-奎因对称性破缺标度。宇宙的大尺度结构是由最轻的右手中微子作为耦合曲率子产生的。我们表明,正确的曲率扰动可以成功地产生提供最轻的右手中微子是弱耦合的跷跷板机制,符合顺序的优势。
2004-08-30 hep-ph
Radiative Light Dark Matter
我们提出了一个Peccei-Quinn(PQ)对称的双希格斯玻色子模型,自然预测的费米子单线态暗物质的质量范围为10 keV-1 GeV。这种轻单重态费米子质量小的起源主要出现在单圈水平上,在PQ对称性通过复杂的标量场以类似于所谓的Dine-Fischler-Sredniki-Zhitnitsky轴子模型的方式软或自发击穿时。这种费米子辐射光暗物质(RLDM)的质量产生需要存在两个重矢量类SU(2)等差线,它们在PQ对称下不带电。我们展示了RLDM是如何通过冻结机制产生的,从而解释了宇宙中缺失的物质。最后,我们简要讨论了强CP问题和欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)的RLDM模型的可能的理论和唯象意义。
2017-06-25 hep-ph