Axion strings from string axions
本文讨论弦理论轴子通过翘曲额外维度的规范对称性免受量子引力破坏,其在Randall-Sundrum相变中形成轴子弦,张力低于场论轴子弦,需模拟验证质量-丰度关系。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
The Cosmological Dynamics of String Theory Axion Strings
本研究对比弦理论与场论轴子的早期宇宙行为,发现弦理论轴子通常不形成轴子弦,特殊暴胀下形成的弦因张力大易致暗物质过盛被排除,仅轴子多重态场景可兼容观测并产生可探测引力波。
2023-12-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Production of dark matter axions from collapse of string-wall systems
我们分析了在文献中较少关注的畴壁坍缩辐射的轴子谱。通过场论晶格模拟研究了与轴子模型相关的拓扑缺陷的演化。我们模拟了缺陷演化的全过程,包括整体弦的形成、畴壁的形成以及畴壁张力导致缺陷的湮灭。辐射出的轴子谱在低频处有一个峰值,这表明畴壁坍塌产生的轴子不是高度相对论性的。我们重新审视了冷暗物质轴子的残余丰度,发现缺陷衰变的贡献可以与弦的贡献相媲美。这个结果导致了轴子衰变常数的更严格的上限。
2012-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from axion-like particle cosmic string-wall networks
类轴子粒子(ALP)是暗物质(DM)的一个引人注目的候选者,其产生与弦壁网络的形成有关。如果由弦包围的墙持续存在,这就要求势能具有多个局部极小值($N>1$),它们必须在成为主导之前湮灭。它们主要湮灭为引力波和非相对论性ALP。我们表明,对于ALPs以外的QCD轴子,这些引力波,如果在低于100 eV的温度下产生,可以检测到未来的宇宙学探测ALPs的质量从$10^{-16}$到$10^{6}$ eV,可以构成整个DM。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Evolution of String-Wall Networks and Axionic Domain Wall Problem
我们研究了在轴子模型中自然产生的由弦束缚的畴壁的宇宙学演化。如果我们在势中引入一个偏置,壁就会变成亚稳态,最后消失。我们进行二维晶格模拟的畴壁网络和估计畴壁的衰减率。利用数值结果,我们给出了一个约束的偏差参数和Peccei-Quinn尺度。我们还讨论了通过直接探测畴壁产生的引力波来探测轴子模型的可能性。
2011-09-05 astro-ph.CO hep-ph
Comment on "More Axions from Strings''
我们评论一种说法,即轴子弦显示出每个哈勃体积的哈勃长度数量的长期对数增长[arXiv:2007.04990],从而违反了O(1)常数的标准“缩放”预期。我们证明了[arXiv:2007.04990]中给出的弦密度数据与标准标度一致,弦密度与我们[arXiv:1908.03522,arXiv:2102.07723]和其他小组获得的一致。标准网络模型[arXiv:2102.07723]解释了每个哈勃体积的哈勃长度朝着其恒定标度值的短暂缓慢增长。
2021-12-10 astro-ph.CO hep-ph
CMB birefringence from ultra-light axion string networks
宇宙微波背景(CMB)光子通过(超轻)轴子弦环时会发生偏振旋转。研究这种双折射可以揭示关于轴子-光子耦合和弦网络结构的有价值的信息。我们开发了一个近似的解析形式,并确定了一个核函数,可以用来计算两点关联函数的CMB双折射引起的任意轴子弦网络。使用这种形式主义,我们评估了一些简单的环路分布(包括缩放和网络崩溃)的双折射信号。我们发现,角关联函数具有由$θ_\mathrm{min}$设置的特征角尺度,其对应于重组时的环的角范围。这导致在双折射功率谱中在$\ell_p \sim 1/θ_\mathrm{min}$周围出现峰值。如果网络在今天之前崩溃,则会引入由轴子质量控制的额外尺度。
2021-05-21 astro-ph.CO hep-ph
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
Multimodal axion emissions from Abelian-Higgs cosmic strings
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University(东北大学前沿跨学科研究院);Department of Physics, Tohoku University(东北大学物理系);Cosmology, Gravity, and Astroparticle Physics Group, Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院宇宙理论物理中心宇宙学、引力与天体粒子物理组)
研究通过宇宙弦碰撞产生轴子,发现低能和高能区域均有轴子发射,其中低能轴子可解释冷暗物质,高能轴子可作为暗辐射,GeV级轴子可解释暗物质丰度并预测可观测暗辐射。
2026-04-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions from Strings: the Attractive Solution
我们研究的轴子弦系统,在早期宇宙中形成的,如果Peccei-Quinn对称性恢复膨胀后。利用数值模拟,我们建立了一个渐近解的存在性,该系统被吸引独立的初始条件。我们详细研究了这个解决方案的属性,包括每个哈勃补丁的平均弦数,循环和长弦的分布,不同类型的辐射发射的方式,以及产生的轴子光谱的形状。我们发现明确的证据对数违反的吸引子解决方案的标度特性。我们还发现,虽然大多数的轴子发射的动量的顺序哈勃,大多数的轴子能量密度包含在轴子的能量的顺序弦芯规模,至少在参数范围内的模拟。虽然这样的频谱会导致一个可以忽略不计的数密度的遗物轴子从弦外推到物理参数区域时,我们表明,存在的小对数修正的频谱形状可以完全改变这样的结论。因此,对轴子谱演化的详细了解对于从弦中可靠地估计残余轴子丰度是至关重要的。
2018-06-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Isotropic cosmic birefringence from string axion domain walls without cosmic strings, and DESI results
本文提出弦轴子畴壁在复合后形成可解释 ACT 等观测到的各向同性宇宙双折射,且山顶轴子的非谐效应可贡献暗能量并联系 DESI 结果。
2025-09-02 astro-ph.CO hep-ph
New confining force solution of QCD axion domain wall problem
在标准轴子模型中,由轴子弦/轴子畴壁系统所产生的严重宇宙学问题,通过假定一个新的约束力的存在而得到缓解。这种力的瞬子可以产生一个轴子势,在QCD效应变得重要之前很久就擦除了轴子弦,从而防止QCD产生的轴子墙出现。由新的限制力产生的轴子壁将如此之早地衰减,以至于不会对轴子暗物质中的能量做出显著贡献。
2014-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Resolving the QCD Axion Domain Wall Problem with a Light Axion
Tohoku University(东北大学);University of Tokyo(东京大学);Tokyo Metropolitan University(东京都立大学)
通过引入轻轴子,解决QCD轴子的域壁问题,同时保持Peccei-Quinn机制有效,避免强CP问题的重现。
2026-02-24 astro-ph.CO hep-ph
More Axions from Strings
我们研究的贡献,QCD轴子暗物质丰度,产生的弦缺陷在所谓的标度制度。标度违反的明确证据被发现,最保守的外推强烈建议大量的轴子从字符串。在这一制度中,在QCD标度附近的非线性被证明在确定最终丰度中发挥重要作用。总体结果是,在后暴胀的情况下,QCD轴子质量的下限比未对准的情况下要强得多。
2021-03-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB Birefringence from Axion String Networks Calibrated to an AMR Simulation
Rice University(莱斯大学)
本文通过AMR模拟校准轴子弦网络的环交叉模型,预测CMB双折射,结合观测约束电磁异常系数,排除最小大统一理论预测,并探讨其对各向同性双折射证据的意义。
2026-08-26 astro-ph.CO hep-ph
$\mathcal O(10) M_\odot$ primordial black holes and string axion dark matter
LIGO-Virgo合作通过探测它们合并时发出的引力波,发现了与$M \sim 30M_\odot$一样重的黑洞。暴胀产生的原始黑洞(PBH)可能是这类事件的起源。虽然很容易假设这些PBH构成所有的暗物质(DM),但对于具有$\mathcal{O} (10) M_\odot$的PBH存在许多限制,这些限制与PBH作为所有DM的想法相矛盾。此外,它是已知的弱相互作用大质量粒子(WIMP),这是一个常见的DM候选人几乎是不可能共存的PBH。这些观察促使我们寻求DM的另一个候选者。本文假设解决强CP问题的弦轴子构成了所有的DM,讨论了LIGO事件中弦轴子DM与暴胀PBH的共存。
2018-01-05 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational wave and dark matter from Axion-Higgs string
通过格点模拟研究 Axion-Higgs string 产生的暗物质与引力波,给出了类轴子粒子参数的界限,并指出预测的引力波谱无法被当前脉冲星计时阵列实验探测。
2024-12-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
't Hooft mechanism, anomalous gauge U(1), and "invisible" axion from string
在强CP问题的解中,窄轴子窗口中的“不可见”轴子被认为是$\barθ$的小性的自然解中剩余的可能性。与引力破坏整体对称性有关,从理论上讨论了一些有前景的“不可见”轴子。在所有这些讨论中,包括观测的可能性和宇宙学的约束,包括安全畴壁问题,必须包括在内。
2017-10-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On Axion Reheating in the String Landscape
我们证明了不对称再加热出现在具有许多轴子和规范暗扇区的弦紧化的大系综中。这种现象可能有助于避免许多宇宙学问题,如果这些部门被民主地重新加热,可能会出现。给出了两类轴子再热器的耦合分布,这两类轴子对大多数规范扇区的耦合都很小。在一类中,再热耦合的比率以及优选的规范组经常由弦几何中的局部区域确定。
2019-03-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Searching for axion-like particles through CMB birefringence from string-wall networks
类轴子粒子(ALP)可以形成宇宙弦和畴壁的网络,这些网络在复合后存活,并导致宇宙微波背景(CMB)的各向异性双折射。除了研究宇宙弦,我们澄清和强调ALP场域壁的形成如何影响宇宙双折射信号,这些观测提供了一种独特的方式探测ALP的范围内的质量$3H_0 \lesssim m_a \lesssim 3H_{\rm cmb}$。使用测量CMB双折射从几个望远镜,我们没有发现轴缺陷引起的各向异性双折射的CMB的证据。我们提取的模型参数,包括ALP质量$m_a$,ALP-光子耦合$\mathcal{A} \propto g_{aγγ} f_a$,域壁数$N_{\rm dw}$,和参数表征的弦壁网络中的缺陷的丰度和大小的约束。考虑到最近的证据,各向同性CMB双折射,我们发现很难适应这与非检测各向异性双折射的假设下,信号是由ALP缺陷网络产生的。
2022-08-17 astro-ph.CO 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$。
2015-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Improved estimation of radiated axions from cosmological axionic strings
利用一种新的、更有效的整体弦识别方案,在一个有史以来最大的512^3网格的盒子中,用场论模拟的方法分析了轴子弦网络的宇宙演化。标度参数ε =0.87 ± 0.14,与前人的结果一致。使用伪功率谱估计器精确计算能谱,显着减少了平均倒数随动动量的误差。由此对轴子衰变常数的约束导致f_a <= 3*10^11 GeV。我们还讨论了对早期宇宙的影响。
2011-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relaxing Isocurvature Bounds on String Axion Dark Matter
当暴胀标度很高时,轻标量在暴胀过程中会产生很大的量子涨落,如果暴胀标度足够长,轻标量会产生CDM等曲率扰动,这一扰动受到普朗克数据的严格限制。专注于弦轴子等轻标量,我们表明,热膨胀可以提供足够大的熵产生稀释CDM等曲率扰动。重要的是,有效的稀释是可能的弦轴子,因为有效地没有二次相干振荡诱导结束时的热膨胀,相反的模场。我们还研究了轴子暗物质的生存能力与质量约7千电子伏的起源的3.5千电子伏的X射线线过剩,在存在大熵产生。
2014-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards Axionic Starobinsky-like Inflation in String Theory
结果表明,类Starobinsky势可以在弦论的非几何通量紧致化中实现,其中暴胀子包含一个轴子,轴子的位移对称性可以保护标量势的UV修正.为此目的,我们评估的backreacted,提升F-长期轴子monodromy潜在的,插值之间的二次和Starobinsky的形式。由于有一个控制近似的UV理论和实现单场膨胀的要求的限制进行了讨论。
2015-03-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stochastic Gravitational-Wave Background from Axion-Monodromy Oscillons in String Theory During Preheating
轴子单值性是弦紧化中的一种普遍现象。研究了轴子单值暴胀在预热过程中引力波背景的产生。通过使用伪谱方法进行晶格模拟,我们发现在轴子单值暴胀和尖点势中,渐近线性$|ϕ|$和$ϕ^{2/3}$势在预热过程中产生了显著的单峰随机引力波背景.这可能使我们能够通过引力波探索弦的紧化。
2019-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gauged Global Strings
本研究探讨了规范U(1)_Z×全局U(1)_PQ模型中的三种弦解及其宇宙学影响,发现带重核的全局弦因高张力辐射更多轴子,增强QCD轴子暗物质丰度,并打开质量窗口,使质量超过10^-5 eV的轴子可能构成全部暗物质。
2023-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Note on a solution to domain wall problem with the Lazarides-Shafi mechanism in axion dark matter models
轴子是暗物质的一个有希望的候选者。在Peccei-Quinn对称性破缺之后,当宇宙的温度变得与QCD尺度相当时,轴子弦形成并被畴壁附着。这些天体如果寿命很长,可能会造成宇宙学灾难。作为它的一种解决方案,Lazarides-Shafi机制经常通过引入一种新的非阿贝尔(规范)对称性来讨论。我们详细研究了这种机制,并显示字符串和墙壁的配置。即使在早期宇宙中形成了畴壁数大于1的阿贝尔轴子弦,即使没有畴壁,由于Alice弦之间的排斥力,它们中的每一个也会分裂成多个Alice轴子弦。当宇宙冷却下来形成畴壁时,单个爱丽丝弦可以被单个壁连接,因为真空通过非阿贝尔旋转连接,而不改变能量。即使由于在手性相变中的Kibble Zurek机制而产生了由畴壁连接的阿贝尔轴子弦,在畴壁张力的存在下,这样的弦也类似地分裂成由壁连接的多个Alice弦。这样的壁不会形成稳定的网络,因为它们会因壁的张力而坍塌,发射出轴子。
2019-03-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards Universal Axion Inflation and Reheating in String Theory
最近的BICEP 2测量的B-模式表明,在暴胀宇宙学中,一个大的张量标量比,这指向trans-Planckian演化的暴胀子。我们提出了可能的弦理论实现。自然和轴子单值膨胀计划的IIB型大体积方案的框架内。在这两种情况下的暴胀子是由普遍的轴子和它的潜在的F-项产生在subleading阶。我们的模型显示出一个自然的机制,暴胀衰变成主要的标准模型粒子。
2014-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Measures of non-Gaussianity in axion-string-induced CMB birefringence
本文研究了轴子弦诱导的宇宙微波背景双折射的非高斯性,利用峰度和双谱技术量化了 4 点和 3 点关联函数,指出非高斯性测量有助于区分新物理源并打破轴子-光子耦合与弦网络性质间的简并性。
2023-09-18 astro-ph.CO
Cosmic String in Abelian-Higgs Model with Enhanced Symmetry -- Implication to the Axion Domain-Wall Problem --
在我们以前的工作中,我们在具有增强的$U(1)$整体对称性的阿贝尔-希格斯模型中发现了新类型的宇宙弦解。我们把这些解称为补偿/非补偿弦。补偿弦类似于Abrikosov-Nielsen-Olesen(ANO)弦中的常规宇宙弦,只有可能的Nambu-Goldstone(NG)玻色子缠绕在其周围。另一方面,物理NG玻色子也缠绕在未补偿的弦周围,其中物理NG玻色子与增强对称性的自发破缺有关。我们以前在2+1维时空中的模拟证实了补偿弦和未补偿弦都是在对称性破缺的相变形成的。物理NG玻色子在弦周围的非平凡缠绕可能会导致所谓的轴子畴壁问题,当模型应用于轴子模型时。本文在3+1维时空中进行模拟,讨论了未补偿弦的命运。我们观察到,在3+1维模拟中的弦网络的演变是非常复杂的,在以前的模拟相比。尽管有这样的复杂性,我们发现,未补偿的字符串,这可能会导致的数量可以高度抑制在晚些时候。我们的观察表明,目前的设置可以适用于轴子模型,而不会遭受轴子畴壁问题。
2020-09-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
More Axion Stars from Strings
本文证明后暴胀QCD轴子暗物质中超过10%会在物质-辐射等量时坍缩成玻色星,结果几乎与轴子质量无关,这些孤子可能存活至今,影响现象学和实验搜索。
2024-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter from Axion Strings with Adaptive Mesh Refinement
轴子是一种假想的粒子,可以解释观测到的暗物质(DM)密度和未观测到的中子电偶极矩。越来越多的轴子实验室研究正在世界范围内进行,但这些努力是困难的事实,轴子质量在很大程度上是不受约束的。如果轴子是在暴胀后产生的,那么就会有一个独特的质量,从而导致观测到的DM丰度;由于非线性和被称为弦的拓扑缺陷,精确计算这个质量在过去四十年里一直是一个挑战。最近的工作,利用大型静态晶格模拟,导致了很大程度上不同的预测轴子质量,跨越范围从25微电子伏特到超过500微电子伏特。在这项工作中,我们表明,自适应网格细化(AMR)模拟更适合轴子宇宙学比以前使用的静态晶格模拟,因为只有弦核心需要高的空间分辨率。使用专用AMR模拟,我们获得了超过三个数量级的飞跃动态范围,并提供证据表明,轴子弦辐射的能量与标度不变的频谱,在$\sim$ 5%的精度,导致在(40,180)微电子伏特范围内的质量预测。
2021-08-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Couplings between QCD axion and photon from string compactification
给出了各种不可见轴子模型的QCD轴子耦合。特别是,对于弦紧化的反常U(1),超势中的精确全局对称U(1)$_{\rm PQ}$是可能的,它只在一个圈能级上被规范反常打破,并且被证明具有与光子的不可见轴子耦合,$c_{aγγ}\ge \frac83-c_{aγγ}^{\rm ch\,br}$,其中$c_{aγγ}^{\rm ch\,br}\simeq 2$。然而,这个界限不适用于近似U(1)$_{\rm PQ}$模型与充分抑制U(1)$_{\rm PQ}$ -打破超势项。我们还提出了一个简单的方法来获得$c_{aγγ}^0$,这是以上的电弱标度获得的值。
2016-03-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
N-flation with Hierarchically Light Axions in String Compactifications
我们提出了一个明确的嵌入IIB型弦紧化的轴子N-flation,其中大多数的Kahler模是稳定的微扰效应,所以层次上比相应的N >> 1轴子,其集体动力学驱动通货膨胀。这是在模量稳定的大批量情景框架内实现的。我们的设置可以用来实现一个模型的通货膨胀或精髓,只是通过改变体积的内部空间,控制规模的轴子潜力。这两种情况都预示着超对称性破缺的规模非常大。由于驱动暴胀的N个轻轴子的微扰衰变,在暴胀结束后可以实现标准模型自由度的可行再加热。
2015-07-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion string signatures II: A cosmological plasma collider
我们研究了QCD轴子弦和超轻轴子弦(轴向弦)的早期和晚期时间特征。我们专注于电荷沉积到轴子弦从电磁场和随后的新的中和机制,由于束缚态的形成。虽然早期的宇宙特征似乎不太可能,但有大量的晚期特征。穿过星系的轴子弦获得了巨大的电荷密度,这些电荷被致密的束缚态标准模型粒子等离子体中和,形成一维“原子”。弦上的带电波包,以及弦外稠密的等离子体,都以接近光速的速度沿弦传播。这些高能等离子体包与质心能量高达$10^{9}$ GeV的碰撞。这些碰撞的光度可以比太阳光度大7个数量级,并且持续数千年,即使它们发生在宇宙学上很远的地方,也可以在射电望远镜上看到。新的观测量是互补的超轻轴子弦的CMB观测量,最近提出的,是敏感的一个类似的动机参数范围。
2021-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
The dark-matter axion mass
我们从空间随机的初始条件在轴子场的轴子生产的效率进行评估,所以一个网络的轴子弦。对于第一次,我们进行了数值模拟,充分考虑了大的短距离贡献的轴弦张力,并由此产生的高张力轴弦的密集网络。然而,我们发现,总的轴子生产是有点效率低于角度平均失调的情况下。结合我们的结果和最近对热QCD拓扑磁化率的测定(Borsanyi et al 2016),我们发现如果轴子构成了所有的暗物质,那么轴子质量为m_a = 26.2 +-3.4微电子伏特。
2017-08-24 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
The Strong-$CP$ Problem and its Gauge Axion solution as Evidence for Fundamental Strings
Ludwig-Maximilians-Universität(慕尼黑大学);Max-Planck-Institut für Physik(马克斯·普朗克物理研究所)
本文通过规范轴子的性质,揭示了强CP问题与基本弦之间的联系,并展示了规范轴子在引力理论中的重要作用。
2025-12-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Simulations of Axion String-Wall Networks: Probing Dark Matter and Gravitational Waves for Discovery
本研究通过三维晶格模拟早期宇宙轴子弦-壁网络,更新轴子暗物质遗迹丰度,分析不同情形下的引力波谱特征,得出QCD轴子引力波不可探测、类轴子粒子在特定质量范围对应纳赫兹至毫赫兹频段存在可探测引力波信号的结论。
2024-10-10 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Fuzzy Dark Matter Candidates from String Theory
弦论被认为能产生超轻轴子形式的自然模糊暗物质候选者。在本文中,我们重新审视这一主张的详细研究如何模稳定影响的质量和衰变常数不同的轴子领域中出现的IIB型通量紧致。我们发现,获得相当大的贡献,观察到的暗物质丰度没有调整的轴子初始失准角不是一个通用的功能,因为它需要一个温和的违反$S f\lesssim M_P$约束,其中$S$是瞬子行动和$f$的轴子衰减常数。我们的分析挑出$C_4$ -轴子,$C_2$ -轴子和thraxions作为最佳候选人实现模糊暗物质的弦论。对于所有这些超轻的轴子,我们提供的预测可以面对目前和即将到来的观测。
2022-04-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions as Quintessence in String Theory
我们基于麦卡利斯特、西尔弗斯坦和韦斯特法尔讨论的轴子单值性的思想,构建了一个弦论的精髓模型。在这个模型中,精粹场是一个轴子,它的移位对称性被置于高度弯曲的喉道中的5-膜打破。这就产生了一个潜在的轴子场是缓慢变化的,即使在纳入模量稳定和超对称性破缺的影响。我们发现,由此产生的暗能量的状态方程的时间依赖性是潜在的检测,取决于初始条件。该模型有许多非常轻的额外粒子,它们生活在高度扭曲的喉咙中,但这些粒子很难被检测到。CMB偏振旋转中的信号也可能出现。
2010-12-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Quadratic Axion Couplings in String Theory
University of Manitoba(曼尼托巴大学);University of Winnipeg(温尼伯大学);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文提出弦理论中产生轴子与规范场二次耦合的三类机制,发现该耦合普遍存在且强于QCD轴子的对应耦合,可用于探测弦理论轴子景观。
2026-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scaling properties of cosmological axion strings
最近,人们对全球性的轴子弦网络的演化和宇宙学后果产生了兴趣,特别是这些网络是否达到了已知存在于更简单的后藤-南武和阿贝尔-希格斯弦网络中的标度不变标度解的问题。这与确定它们产生的轴子的数量和光谱有关。我们使用正则速度依赖的宇宙缺陷网络演化的单尺度模型来研究这些全球网络的演化,证实了尺度不变演化的偏差的存在,并与最近的数值模拟一致。我们还量化了这些修正的宇宙学影响,并讨论了如何使用该模型来外推具有有限动态范围的数值模拟的结果,以完整的网络宇宙学演化,从而对其后果进行稳健的预测。我们的分析表明,在QCD尺度下,当全球弦网络预计将消失并产生大部分轴子时,每个哈勃补丁的全球弦的数量应该在$ξ\sim4.2$左右,但也强调了需要额外的高分辨率数值模拟。
2018-11-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The scaling density of axion strings
在后暴胀Peccei-Quinn对称性破缺的QCD轴子暗物质场景中,轴子的数量密度,因此暗物质密度,取决于宇宙时间$t$时单位体积的弦的长度,按照惯例写作$ζ/t^2$。人们期望无量纲参数$ζ$趋于一个常数$ζ_0$,这是弦网络的一个特征,称为缩放。最近有人声称,在更大的数值模拟$ζ$显示随时间的对数增加,而理论模型表明,对数的倒数校正。无论哪种情况,都会导致QCD跃迁时弦密度的大幅增强,并对构成所有暗物质的轴子所需的轴子质量进行实质性修正。一组新的模拟全球字符串,我们比较标准的缩放(常数- $ζ$)模型的对数增长和反对数校正模型。在标准标度模型中,通过拟合平均串分离$ξ= t/\sqrtζ$中的线性增长,我们找到了$ζ_0 = 1.19 \pm 0.20$。我们的结论是,明显的修正$ζ$的初始条件的文物,而不是缩放网络的属性。常数- $ζ$(线性$ξ$)拟合的残差也没有显示出对数增长的证据,恢复了数值模拟可以简单地从Peccei-Quinn破缺标度外推到QCD标度的信心。重新分析先前关于轴子数密度的工作表明,最近对我们研究的后暴胀破坏方案中轴子暗物质质量的估计应该增加约50%。
2020-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The type IIB string axiverse and its low-energy phenomenology
我们研究了IIB型定向折叠紧化中的闭弦轴子。我们表明,自然值的背景通量的模量稳定机制的大体积的情况下(LVS)产生的axiverse特征的存在下,QCD轴子加上许多轻的轴子状粒子的质量是grammically分级。我们研究了LVS轴宇宙的唯象特征,导出了轴子的质量及其与物质和规范场的耦合。我们还确定何时闭弦轴子可以解决强CP问题,并分析了第一个明确的例子,半现实的模型与稳定的模量和QCD轴子候选人,这是不吃的异常阿贝尔规范玻色子。我们讨论了暴胀方案的选择对LVS轴宇宙的影响,并总结了天体物理学,宇宙学和实验的限制。此外,我们还展示了如何构建模型与额外的轻轴子类粒子,可以解释一些有趣的天体物理异常,并可以在下一代的轴子太阳镜和光照射通过一个墙壁实验中寻找。
2012-09-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Observational Constraints on Axions as Quintessence in String Theory
我们研究了弦论中轴子模型的观测约束,它可以成功地作为理论的精髓。在这个模型中宇宙的演化对轴子场的初始值很敏感。这个轴子场的初始值控制着宇宙演化与ΛCDM行为的偏离。我们使用最近的联盟2超新星Ia型数据集,以及从BAO测量的数据,移动参数的WMAP测量和$H(z)$测量。利用这些数据,重建的轴子场状态方程即使在2σ置信水平下,与宇宙学常数ω= -1的偏差也极小。这种分析的一个有趣的结果是,人们可以把约束的超对称性破坏尺度使用宇宙学测量假设不同的字符串相关参数的值,反之亦然。
2011-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signatures of Primordial Energy Injection from Axion Strings
本研究通过解析论证和宇宙学模拟发现轴子弦会将部分能量沉积为高能标准模型辐射,被原初等离子体吸收后产生新特征,从而利用CMB功率谱数据对低质量轴子弦的衰变常数给出了约束。
2023-08-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological imprints of string axions in plateau
我们对标量势具有平台区的弦轴子的各种宇宙学印记进行了研究。在这种情况下,我们表明,延迟振荡一般会导致参数共振不稳定性。特别是,对于超轻轴子,参数共振可以增强功率谱略低于金斯尺度,缓解与莱曼$α$森林观测的紧张局势。我们还认为,一个持久的共振,可以导致发射的引力波的频率波段,这是可检测的引力波干涉仪和脉冲星定时阵列。
2018-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion mass prediction from adaptive mesh refinement cosmological lattice simulations
本研究借助自适应网格细化开展高精度轴子弦网络模拟,测得轴子辐射谱标度不变性精度达1%,预测轴子质量约45-65μeV,且畴壁网络坍缩或使其升至300μeV,为轴子暗物质研究与实验提供依据。
2024-12-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Mixed Wino-Axion Dark Matter in String/M Theory and the 130 GeV Gamma-line "Signal"
具有低能超对称性的弦/M理论紧化倾向于预测暗物质有两个组成部分:轴子和WIMP \cite{1004.5138,1204.2795}。在符合这一点,我们表明,暂定130 GeV的伽玛线信号报告\cite{1204.2797}可以解释为所产生的湮灭145 GeV的质量,Wino类WIMP到Z玻色子和光子。在这种情况下,信号意味着暗物质的第二个组成部分,我们解释为由轴子组成-相对Wino/Axion丰度近似相等。进一步的预测是隐含的:在这两个扩散和单色光子从矮球状星系的信号;单色光子能量为145 GeV;对于大型强子对撞机,希格斯玻色子的质量已经预测在这个框架\cite{1112.1059},和目前的希格斯极限提供有趣的约束质量的Gluino。
2012-05-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards natural inflation from weakly coupled heterotic string theory
本文在具有多个$U(1)$磁通量的“瑞士奶酪”Calabi-Yau流形上提出了杂化弦论的自然暴胀。这样的多个$U(1)$磁通量稳定了相同数量的普适轴子和凯勒轴子的线性组合,其中一个凯勒轴子被确定为暴胀子。这个轴子衰减常数可以通过对隐规范群的规范动力学函数的单圈修正的大小来确定,这有效地导致了与WMAP,Planck和/或BICEP 2数据一致的trans-Planck轴子衰减常数。在暴胀过程中,模的实部也通过利用“瑞士奶酪”卡-丘流形的性质来稳定。
2014-09-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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