Nonsingular Cosmology from an Unstable Higgs Field
希格斯质量的观测值表明希格斯标量在大能量尺度下不稳定,因此也在大场值下不稳定。在早期宇宙学的背景下,这通常被认为会导致问题。在这里,我们指出,我们可以利用希格斯场的不稳定性来产生收缩的Ekpyrotic阶段。在弦论的背景下,在非常高的能量密度下,额外的态可能变得没有质量,导致S膜,从而导致在过去的收缩相和当前的膨胀相之间的转变。因此,希格斯场可以用来产生一个非奇异的弹跳宇宙学,其中通常弹跳场景的各向异性问题得到缓解。
2015-07-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs-Dilaton cosmology: Are there extra relativistic species?
最近对宇宙学数据的分析表明,在标准模型的内容之外,存在着一种额外的相对论成分。希格斯-膨胀子宇宙学模型预言存在一种无质量粒子--介子--它与尺度不变性的自发对称性破缺有关,而且任何加速器实验都无法探测到。它的超相对论特性使它成为宇宙中光自由度有效数量的合适候选者。在这封信中,我们分析了暴胀后(p)再加热阶段的希格斯子产生,并得出结论,在最简单的希格斯-膨胀情景中,除了标准模型中已经存在的自由度之外,预计不会有额外的相对论自由度。因此,任何粒子物理学实验或宇宙学观测基本上都无法探测到难以捉摸的介子。
2012-11-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Higgs Boson in RG running Inflationary Cosmology
一个有趣的假设是,重力可能是非微扰重整通过渐近安全的概念。我们证明了最小耦合到渐近安全引力的SM的Higgs扇区可以通过曲率机制产生观测到的近标度不变的宇宙微波背景谱。由此产生的原始功率谱将希格斯质量的上限,这是微调的曲率参数值,与最近发布的大型强子对撞机数据兼容。
2013-01-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bounce Inflation Cosmology with Standard Model Higgs Boson
将早期宇宙的宇宙学与粒子物理学的标准模型联系起来是非常有趣的。本文尝试用标准模型希格斯玻色子构造一个反弹暴胀模型,其中Higgs场的有效势考虑了单圈修正。在该模型中,Galileon项的引入消除了反射时的鬼模。此外,由于费米子环修正可以使部分Higgs势为负的事实,人们自然地在收缩相中获得大的状态方程(EoS)参数,这可以消除各向异性问题。在反弹之后,该模型可以驱动宇宙进入标准希格斯膨胀阶段,这可以产生几乎标度不变的功率谱。
2015-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs field in cosmology
早期宇宙的加速膨胀是现代宇宙学的一个组成部分,并通过暴胀机制动态地实现。暴胀范式最简单的理论描述是基于一个额外的传播标量自由度的假设,它驱动暴胀-暴胀子。在大多数暴胀模型中,暴胀子的基本性质仍然无法解释。在希格斯暴胀模型中,暴胀子被等同于标准模型希格斯玻色子,并将宇宙学与基本粒子物理学联系起来。这个模型的一个特征是希格斯玻色子与引力的非最小耦合。我回顾和讨论了这个模型的几个唯象和基本方面,包括量子校正和重整化群的影响,希格斯膨胀的初始条件的推导在量子宇宙学框架和经典和量子等效的不同字段parametriations。
2019-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs-Dilaton Cosmology: an effective field theory approach
Higgs-Dilaton宇宙学模型能够同时描述早期宇宙的暴胀膨胀和暗能量占主导地位的阶段,这是导致今天加速的原因。这也导致了标量微扰n_s的谱倾斜与暗能量状态方程ω之间的非平凡关系。我们从有效场论的角度研究了该模型的自洽性。考虑到动力学背景场的影响,我们确定了理论的有效截止,它在参数上大于从暴胀到现在的所有相关能量标度。最后,我们给出了系统地估计量子修正幅度所需的一组假设,并证明了在满足这些假设的情况下,n_s和ω之间的关系保持不变。
2013-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Standard Model-Axion-Seesaw-Higgs Portal Inflation. Five problems of particle physics and cosmology solved in one stroke
我们提出了一个最小的标准模型(SM)的扩展,提供了一个一致的图片粒子物理从电弱尺度到普朗克尺度和宇宙学从通货膨胀到今天。三个右手中微子$N_i$,一个新的色三重态$Q$和一个复的SM-单重态标量$σ$,它们的真空期望值$v_σ\sim 10^{11}$ GeV同时破缺轻子数和Peccei-Quinn对称性。在低能量下,模型简化为SM,增加了跷跷板产生的中微子质量和混合,加上轴子。后者解决了强CP问题,并解释了宇宙中的冷暗物质。暴胀子由$σ$和SM希格斯粒子的混合物组成,暴胀后宇宙的再加热通过希格斯入口进行。重子发生是通过热瘦生进行的。因此,在这个统一的标准模型-轴子-跷跷板-希格斯门暴胀(SMASH)模型中,粒子物理学和宇宙学的五个基本问题被一举解决。它可以通过即将进行的宇宙微波背景和轴子暗物质实验进行决定性的探测。
2017-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Higgs Portal to Cosmology
本文综述了希格斯门户在暴胀、真空稳定性及暗物质中的宇宙学意义,指出即使耦合极微弱也能产生重要影响。
2024-03-31 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology of Linear Higgs-Sigma Models with Conformal Invariance
我们考虑一般的线性Higgs-西格玛模型作为Higgs暴胀的紫外完备化。我们引入了超越爱因斯坦引力的一般高曲率项,并将其转换为一类线性Higgs-西格玛模型的标量对偶公式,其中共形对称性是显而易见的。对这类线性西格玛模型中的西格玛场进行积分,得到了与有效理论中的非线性西格玛模型相同的Higgs暴胀拉格朗日量.我们证明了σ场的成功暴胀是从$R^2$项导出的σ场势中分离出来的,而对于具有$-1<p<0$的$R^{p+1}$项,可以实现暗能量的后期追踪解.我们还讨论了Higgs-sigma相互作用对标准模型中暴胀和真空稳定性的影响。
2021-08-16 hep-ph hep-th
Axi-Higgs cosmology: Cosmic Microwave Background and cosmological tensions
早期宇宙中希格斯真空期望值(Higgs-VEV)升高的非正则宇宙学被认为是$Λ$ CDM制度内现有紧张局势的解决方案。我们最近提出了一个名为axi-Higgs的理论模型来探索这个框架。axi-Higgs模型的特征在于质量为$m_a \sim 10^{-29}$ eV的超轻轴子,其耦合到Higgs场,使得Higgs-VEV由轴子背景演化驱动。唯象地,axi-Higgs模型等价于$Λ$ CDM+ $m_e$ + $ω_a$,定义为具有电子质量变化和超轻轴子存在的$Λ$ CDM.本文利用Markov Chain Monte Carlo方法研究了axi-Higgs粒子的参数空间,并与$Λ$ CDM、只允许电子质量变化的$Λ$ CDM+ $m_e$和只允许超轻轴子存在的$Λ$ CDM+ $ω_a$进行了比较.结合宇宙微波背景、重子声学振荡、弱透镜宇宙剪切巡天的观测资料,我们发现了$H_0 = 69.4 \pm 1.3$ km/s/Mpc,它使哈勃张力降低到大约$2.4σ$。结合IA型超新星的观测数据和SH 0 ES的哈勃观测数据,我们发现了$H_0 = 71.34 \pm 0.96$ km/s/Mpc。这种Higgs-VEV驱动轴子的存在可能在不久的将来被原子钟和类星体光谱测量所检验。
2022-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Higgs effect in Conformal Cosmology & Supernova Data
希格斯效应的公式是在M-W标准模型中研究的,其中希格斯势的常数部分与希格斯场的零模相一致。在这个模型中,由真空-真空跃迁振幅得到的Coleman-Weinberg有效势在极值处等于1。这个极值立即消除了巨大的真空宇宙学密度,并预测了希格斯场的质量。在这个模型中,希格斯场和任何标量场的动能密度可以被视为刚性态的起源,解释超新星数据的共形宇宙学没有$Λ$项。
2007-04-30 hep-ph
Higgs-Portal Dark Matter in Brane-World Cosmology
本文在RS与GB五维膜世界宇宙学中研究希格斯门户标量暗物质,结合遗迹密度及直接、间接探测约束,发现RS会压缩甚至消除参数空间,而GB会显著扩大其允许区域。
2023-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Strings in Low Mass Higgs Cosmology
一类对称性破缺标度为$10^{16} GeV$的大统一理论有一个质量为$TeV$标度的希格斯粒子。这种理论的宇宙学与通常的理论大不相同。我们研究在这样的理论中得到的宇宙弦。这些弦比通常的弦要粗得多,单位长度的质量也减少了,导致它们的宇宙学效应显著降低。我们还研究了这种模型的温度演化。
1998-03-11 hep-ph
Confluence of Constraints in Gauge Mediation: The 125 GeV Higgs Boson and Goldilocks Cosmology
最近发现的125 GeV的希格斯玻色子对于规范介导的超对称破缺(GMSB)来说是一个挑战,因为辐射对希格斯玻色子质量的贡献并没有因为显著的停止混合而增强。然而,这一挑战不应孤立地考虑,因为GMSB通常还面临其他两个问题:未抑制的电偶极矩和缺乏有吸引力的暗物质候选者。我们表明,所有这些问题可以同时解决,考虑重超伙伴,没有额外的领域或修改宇宙学。多TeV的超费米子抑制了EDMs并提高了希格斯粒子的质量,而暗物质的问题则被金发姑娘宇宙学解决了,在金发姑娘宇宙学中,TeV的中性伴子衰变为GeV的引力伴子,这些引力伴子既轻到足以解决味道问题,又重到足以成为所有的暗物质。对撞机搜索和直接和间接的暗物质探测的意义是清醒的,但预计EDM接近其当前的边界,由此产生的非热引力子暗物质必然是温暖的,具有可检验的宇宙学意义。
2012-05-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Higgs program and open questions in particle physics and cosmology
希格斯粒子计划与粒子物理学和宇宙学中许多尚未解决的基本问题有关。因此,在讨论未来的对撞机实验时,比较它们的一种方法是评估它们对这些问题的潜在贡献。我们详细讨论的能力,提出的各种实验在寻找单标量,这是相关的几个开放的问题,并在测量希格斯衰变到费米子对,这是相关的味道难题。在其他有趣的问题上,我们列出了希格斯计划中最相关的观测值。
2019-07-01 hep-ex hep-ph
Cosmology with a TeV mass GUT Higgs
打破大统一理论规范对称性的最自然的方法是用一个希格斯场,它的真空期望值是$10^{16}\,\mbox{GeV}$,但质量是$10^2$到$10^3\,\mbox{GeV}$。这可能导致宇宙学历史与通常假设的标准暴胀和核合成时期之间发生的宇宙学历史完全不同,这可能以自然的方式解决引力子和Polonyi/moduli问题。
1995-02-28 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmological Higgs-Axion Interplay for a Naturally Small Electroweak Scale
最近,一种新的机制,产生一个自然的小电弱标度已被提出。它利用了希格斯粒子与类轴子场的耦合,以及早期宇宙中轴子解开希格斯粒子质量的动力学屏蔽的漫长时代。我们提出了一个新的实现这个想法的新特点,它没有留下任何新的物理学的迹象,直到一个相当大的规模,10^9 GeV,除了两个非常轻和弱耦合的轴子样的状态。其中一个标量可能是一个可行的暗物质候选者。这种宇宙学上的希格斯介子与轴子的相互作用可以用许多实验策略来检验。
2015-06-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Higgs-Dilaton cosmology: Universality vs. criticality
希格斯-膨胀子模型能够产生一个早期的暴胀膨胀,随后是一个暗能量主导的时代,负责宇宙后期的加速。在树的水平上,该模型预测了一个小的张量标量比($0.0021\leq r \leq 0.0034$),一个微小的负运行的频谱倾斜($-0.00057 \leq dn_s/d\ln k \leq -0.00034$)和一个非平凡的一致性关系之间的标量扰动的频谱倾斜和暗能量状态方程,这原来是接近宇宙学常数($0 \leq 1+w_{DE} \leq 0.014$)。我们重新考虑这些预测的有效性在附近的临界值的希格斯自耦合引起的通货膨胀潜力的拐点。在这种情况下,暴胀观测值的值强烈依赖于模型的参数。张量标量比可以很大[ $r\sim {\cal O}(0.1)$ ],并且明显超过其树级值。如果发生这种情况,标量倾斜的运行变得积极和相当大[ $dn_s/d\ln k \sim {\cal O}(0.01)$ ]和状态方程参数的暗能量可以显着不同的宇宙学常数[ $1+w_{DE}\sim {\cal O}(0.1)$ ]。
2014-07-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Cosmology with Multi-Branch Yang-Mills
本文提出轴子宇宙学中多分支杨-米尔斯结构在轴子获质量时的关键作用,揭示新的相变、反弹气泡等现象,为轴子宇宙学提供新预测。
2025-11-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Aspects of Higgs Vacuum Metastability
当前标准模型参数的中心实验值给出了一个惊人的结论:电弱真空的亚稳态优于绝对稳定。希格斯玻色子玻色子的亚稳态真空意味着真空衰变的发生可能会给宇宙带来灾难性的后果,事实上也是不可避免的。希格斯真空的亚稳性对宇宙学来说尤其重要,因为在早期宇宙中,有许多机制可以触发电弱真空的衰变。我们提出了一个全面的审查从希格斯真空亚稳态宇宙学的影响,以及相关的理论课题,包括重整化群的改进,量子场论在弯曲时空和真空衰变场论的教学讨论。
2019-01-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Consistent cosmology with Higgs thermal inflation in a minimal extension of the MSSM
我们考虑一类模型,其中最小的规范F-长期混合通货膨胀是renormalisably耦合到最小的超对称标准模型(MSSM),没有额外的成分,我们称这类“最小的混合通货膨胀超对称标准模型“(MHISSM)。单重态暴胀子提供了希格斯μ项,并允许从暴胀退出到以大希格斯vev为特征的真空。真正的基态是在沿着希格斯平坦方向经过一段时间的热膨胀后达到的。标量谱指数从标准的F-项值,减少到约0.976的情况下,其中暴胀子势占主导地位的1-回路的修正。热膨胀后的再热温度约为10^9 GeV,解决了引力子过闭合问题。希格斯凝聚体降低了单位长度的宇宙弦质量,使其与宇宙微波背景约束相容,而无需调整暴胀子耦合。在暴胀子区的最小U(1)'规范对称性下,其中一个瀑布场产生右手中微子质量,我们研究了三种流行的超光速破缺方案:AMSB,GMSB和CMSSM中的Higgs热暴胀方案,重点关注引力子质量的约束。
2013-01-21 astro-ph.CO hep-ph
The Higgs Portal and Cosmology
希格斯门相互作用提供了一个简单的机制来解决宇宙学中两个悬而未决的问题:暗物质和重子不对称性。在后一种情况下,希格斯门相互作用可能包含一个强大的一阶电弱相变的成分,以及新的CP违反相互作用所需的电弱重子。这些相互作用也可能允许一个可行的暗物质候选者。我们调查的机会,探测希格斯门,因为它涉及到这些问题的宇宙学在大型强子对撞机和未来可能的对撞机。
2016-04-18 hep-ph
Higgs Particle Mass in Cosmology
一个版本的标准模型被认为是,电弱对称性破缺提供的宇宙学初始数据给出的零次傅立叶谐波的希格斯场$<ϕ>$。初始数据对称破缺机制消除了希格斯场对真空能量密度的贡献,可能产生单极子,以及在高能量下的速子行为,如果对希格斯势$\textsf{V}_{\rm Higgs}(<ϕ>)=0$施加“惯性”条件的话。对这个{ \em惯性}条件的零辐射修正的要求与标准模型中真空稳定性的极限点相一致。后者与直接的实验极限一起给出了希格斯玻色子的质量在$114 < m_h \lsim 134$ GeV范围内的预测。
2008-01-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Higgs boson, renormalization group, and naturalness in cosmology
我们考虑重整化群对标准模型(SM)希格斯玻色子理论的改进,它扮演着与引力有强非最小耦合的暴胀子的角色。在考虑常数运行的单圈水平上,它导致希格斯质量的范围完全由宇宙微波背景(CMB)光谱指数上的WMAP下限决定。我们发现,SM现象是敏感的,目前的宇宙学数据,这表明进行更精确的CMB测量作为一个SM测试补充LHC计划。通过使用依赖于场的截止的概念,我们显示了自然的梯度和曲率扩展在这个模型中的SM的常规微扰理论范围内。我们还讨论了这些结果的关系,双圈计算和后者的局限性所造成的参数化和规范依赖问题。
2012-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Asymptotic freedom in inflationary cosmology with a non-minimally coupled Higgs field
我们考虑重整化群对标准模型希格斯玻色子玻色子理论的改进,它扮演着与引力有强非最小耦合的暴胀子的角色。它表明希格斯粒子的质量范围$135.6 {\rm GeV} \lesssim M_H\lesssim 184.5 {\rm GeV}$与当前CMB数据($n_s$上的WMAP下限)一致,这接近于由电弱真空稳定性和微扰理论界限决定的广泛接受的范围。我们发现了这种非最小曲率耦合所引起的渐近自由现象,这使得理论除了在这个范围的上下边界之外,到处都是弱耦合域。基本量${\boldmath $ A_I $}$的重整化群运行--非最小耦合标准模型中的异常标度,它解析地决定了CMB谱的所有特征--在暴胀标度下使${\boldmath $ A_I $}$变为小的负值。这一性质对上述结果至关重要,也可能是量子宇宙学中暴胀动力学初始条件形成的基础。
2009-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology of axion dark matter
本文综述轴子暗物质宇宙学,涵盖早期宇宙产生机制、轴子质量预言、宇宙学界限及直接与间接探测,为当前搜寻提供关键背景。
2024-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Higgs-Dilaton Cosmology: From the Early to the Late Universe
我们考虑粒子物理标准模型的一个最小尺度不变的扩展,结合\cite{Shaposhnikov:2008xb}中的幺模引力公式。这个理论不仅能够描述与标准模型希格斯场有关的暴胀阶段,而且能够描述与几乎没有质量的粒子有关的暗能量支配的晚期阶段。暴胀物理学可以固定一些参数,从而可以对任何随后的时期做出具体的预测。特别地,我们导出了标量涨落的原始谱$n_s$的倾斜与暗能量状态参数$ω_{DE}^0$的当前值之间的关系。我们发现标量倾斜,$n_s<0.97$,相关的运行,$-0.0006<d\ln n_s/d\ln k\lesssim-0.00015$,和标量张量比,$0.0009\lesssim r<0.0033$,这将是严格的普朗克任务的结果进行测试的界限。对于暗能量的状态方程,模型预言了$ω_{DE}^0>-1$。$n_s$和$ω_{DE}^0$之间的关系使我们能够利用目前对$n_s$的观测界限进一步将暗能量状态方程约束到$0< 1+ω_{DE}^0< 0.02$,这是未来暗能量调查所要面对的。
2011-07-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Higgs-Dilaton Cosmology: An inflation - dark energy connection and forecasts for future galaxy surveys
希格斯-膨胀子模型是标准模型的标度不变扩展,它与引力非最小耦合,并且在标准模型粒子内容之上只包含一个额外的自由度。这个最小化的方案预测了一组可测量的一致性关系之间的暴胀观测值和暗能量状态方程参数。我们提出了一个替代的推导这些一致性关系,突出的连接和差异与$α$吸引子的情况。我们研究在多大程度上这些限制允许区分希格斯膨胀模型从$Λ$ CDM和$w$ CDM宇宙学。为此,我们首先使用马尔可夫链蒙特卡罗方法分析现有的数据集。其次,我们使用Fisher矩阵方法对未来的星系调查进行预测,包括星系聚类和弱透镜探测。假设在不同的模型中的最佳拟合值仍然与目前的相媲美,我们表明,欧几里得和SKA 2类任务将能够区分希格斯膨胀宇宙学从$Λ$ CDM和$w$ CDM。
2018-02-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axionic Landscape for Higgs Near-Criticality
通过运行重整化群外推到高尺度时,测得的Higgs四次耦合$λ$值特别接近临界值,超过该临界值Higgs势变得不稳定。人们很容易推测,在这种近乎临界的状态背后有一种人择学的原因。我们展示了如何一个轴子场可以提供一个景观的真空状态,其中$λ$扫描。这些状态在暴胀期间被填充,以创建具有不同四次耦合的多重宇宙,具有可以计算的概率分布$P$。如果$P$在希格斯不稳定性的人为禁区达到峰值,那么与观测者相容的最可能宇宙将接近边界,正如所观察到的那样。我们讨论了三种情况下,根据希格斯真空选择机制:量子隧穿衰变,热涨落或暴胀波动。
2018-01-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Supersymmetry, Axions and Cosmology
许多作者指出,在特定的模型中,轴子衰变常数的上限可能不成立。我们指出,在超对称性,这是一个普遍的问题。对于大的衰变常数,与轴子的标量伙伴相关的宇宙学问题比轴子的问题严重得多。我们调查了各种模型,无论是轴子多重态和宇宙学,并发现,在许多情况下,宇宙学问题的saxion解决,通常的上限上的轴子是显着放松。我们讨论,更一般地说,宇宙学问题提出的模多重态的赝标成员,并发现他们可能是相当严重的。
2003-11-19 hep-ph hep-th
Ultralight axion and modern cosmology tensions
该研究提出弦理论启发的轴子模型,旨在统一解决哈勃张力、随机引力波背景起源及高红移超大质量黑洞过早形成等现代宇宙学难题。
2024-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion Cosmology
1.导言2.模型:QCD轴子;强CP问题; PQWW,KSVZ,DFSZ;异常,瞬子和势;耦合;弦论中的轴子3。生产和I.C. 's:单边带和非微扰物理学;膨胀和PQ单边带期间的轴子场;宇宙学布居-母体衰变、拓扑缺陷、热产生、真空重排4。宇宙学场:作用;背景演化; QCD轴子和ALP的错位;宇宙学扰动理论- i.c.的,早期治疗,轴子声速和金斯尺度,传递函数和WDM;薛定谔图片;模拟轴子; BEC 5。CMB和LSS:初级各向异性;物质功率;组合约束;等曲率和膨胀6。星系形成;晕质量函数;高Z和EOR;密度剖面; CDM小规模危机7.加速扩张:C. C。问题;轴子膨胀(自然和monodromy)8.与黑洞和黑洞的引力相互作用9.非引力相互作用:恒星天体物理学; LSW;真空双折射轴子力;用ADMX和CASPEr直接探测;轴子衰变;暗辐射;天体物理学磁场;宇宙学双折射10.结论A规范理论的θ真空B宇宙学家的EFT C弗里德曼方程D宇宙流体E贝叶斯定理和先验F简并和采样G Sheth Tormen HMF
2016-06-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmology of the companion-axion model: dark matter, gravitational waves, and primordial black holes
该研究提出伴生轴子模型,引入第二个QCD轴子解决强CP问题与畴壁问题,分析其暗物质产生机制、质量窗口与丰度,并预言了特定频率引力波背景和恒星级原初黑洞等宇宙学特征。
2021-10-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Axions in Models of String Cosmology
轴子是在介子驱动的暴胀期间通过量子涨落的放大而产生的。我们表明,对于一定范围的弦宇宙学参数和一定范围的轴子质量,原始轴子可能构成一个很大的一部分,目前的能量密度在宇宙中的冷暗物质的形式。由于轴子势的周期性质,能量密度波动被强烈抑制。原始轴子的光谱不是热的,允许一小部分轴子保持相对论性直到相当晚。
1998-05-30 astro-ph hep-ph hep-th
Lunar Mass Black Holes from QCD Axion Cosmology
在量子色动力学的轴子方案中,一个由宇宙弦包围的畴壁网络分裂成碎片。当这些碎片坍缩时,其中一些会形成黑洞。用标准的QCD轴子参数,黑洞将有月球质量($M_{\rm bh} \sim 10^{-8}\, {\rm M}_\odot$)。尽管它们的数量密度很难估计,但有证据表明它们可以构成临界宇宙学密度的合理部分。
2018-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology of the Twin Higgs without explicit $\mathbb{Z}_2$ breaking
双希格斯玻色子的宇宙学需要破缺$\mathbb{Z}_2$对称性,但这种破缺是否需要明确,仍然是一个悬而未决的问题。在本文中,我们研究如何镜像孪生希格斯可以修改,以符合当前的宇宙学约束没有明确的$\mathbb{Z}_2$破缺。我们首先提出了一个简单的玩具模型,可以实现重子生成没有明确的$\mathbb{Z}_2$打破或达到温度,将导致域壁。该模型还可以解决$N_{\text{eff}}$问题,并使镜像原子的丰度达到允许的水平,或者提供正确的暗物质丰度。然后,我们提出了另一个简单的模型,导致镜像中子暗物质,从而可以接受的暗物质自相互作用。在附录中,我们还包括一系列关于不同扇区之间能量交换的结果,这些结果可能对其他宇宙学问题有用。
2022-01-20 hep-ph
Clockwork Axions in Cosmology: Is Chromonatural Inflation Chrononatural?
许多宇宙学模型依赖于轴子与规范场的大耦合。例子包括磁生理论、陡势暴胀理论、手征引力波理论和色性暴胀理论。这样的理论需要在$a F \widetilde{F}$耦合中出现的轴子场范围和质量尺度之间的不匹配。这种不匹配表明了一种潜在的单值性,轴子绕着它的基本周期缠绕了很多次。我们调查的程度,这个整数可以解释为一个较小的整数在UV完成的产品:在我们这个时代的说法,可以理论是“钟表”?我们认为,一个钟表结构产生的基本周期$F_a$的轴子的潜在$μ^4 \cos(\frac{a}{j F_a})$将遵守约束$μ< F_a$。对于某些应用,包括次普朗克场范围的色性暴胀,这个约束阻碍了发条UV完成。大耦合的替代途径包括大电荷场(一种受强耦合限制的方法)或动力学混合(需要更轻的轴子)。我们的研究结果表明,解释理论中的大参数的轴子宇宙学的完善可能会改变模型的唯象预测。
2018-06-25 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
QCD at Large $θ$ Angle and Axion Cosmology
我们利用手征拉格朗日量研究了$N$ -味QCD真空作为$θ$参数的函数的整体性质。在精确夸克简并的情况下,我们发现在$θ= π\cdot ({\rm odd~ integer})$的一级相变的证据。一阶跃迁被夸克质量分裂所平滑,尽管有趣的效应仍然存在于现实的夸克质量中。在我们的分析中,我们强调了$η'$缩合物的作用。最后,我们讨论了我们的研究结果的内部强子结构的轴子畴壁和轴子宇宙学的影响。
1996-08-29 hep-ph hep-th
Preheating Axions in String Cosmology
本研究针对弦暴胀模型中的轴子参数共振产生展开分析,通过推导动力学耦合与模依赖轴子质量导致的 Mathieu 方程推广形式,确定共振强度并应用于IIB型纤维暴胀模型,发现重轴子大量产生会约束参数空间以避免宇宙过闭合。
2024-11-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Standard model Higgs field and hidden sector cosmology
我们考虑的情况下,暴胀场衰减占主导地位的一个隐藏的暗物质(DM)部门。通过研究标准模型(SM)Higgs场在暴胀过程中的典型行为,我们导出了原始张量标量比$r$与DM等曲率扰动$β$的振幅之间的关系。我们考虑了不同的膨胀历史,发现如果宇宙在暴胀后是辐射或物质主导的,那么未来对原始DM等曲率的发现将排除所有这种类型的简单场景,因为从希格斯粒子产生可观测的$β$是不可能的,而不违反$r$的边界。从另一个角度看,希格斯场一般不会对暴胀子和DM都位于解耦扇区的模型构成威胁。然而,这并不一定是早期动能主导的时代的情况,因为希格斯粒子可以产生相当大的$β$。我们还讨论了为什么希格斯粒子不能在大尺度上观察到的曲率扰动源在上述任何情况下,但如何场仍然可以在小尺度上的曲率扰动的主要来源。
2019-10-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early dark energy by dark Higgs, and axion-induced non-thermal trapping
我们提出了一个新的方案,早期暗能量(EDE)与暗希格斯被困在原点。为了保持这种暗希格斯粒子被捕获,直到物质辐射相等,我们使用由轴子相干振荡产生的非热暗光子,其捕获效果比热质量强得多。当捕获结束时,暗希格斯玻色子迅速衰变为暗光子,然后作为辐射红移。对于普通的墨西哥帽势,暗希格斯粒子的EDE方案非常适用,并且暗希格斯粒子自然从一开始就位于原点,因为它是能量增强点。因此,与轴子EDE不同,不需要精心设计势或相对于初始条件进行微调。有趣的是,轴子不仅产生暗光子,还解释了暗物质。我们发现可行的参数区域的轴子衰变常数和轴子质量的暗物质和$H_0$张力可以同时解释。我们还讨论了轴子-光子耦合时轴子的可探测性,并证明了轴子可以是QCD轴子。
2022-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Axion Cosmology with Early Matter Domination
早期宇宙学的默认假设是,后暴胀宇宙在47000年前都是辐射主导的。辐射主导时代的直接证据可以追溯到核合成,核合成开始于第一秒。然而,有理论上的理由倾向于在核合成之前的一段较早的物质支配时期,例如,由于后期衰变的大质量粒子需要解释重子生成。轴子宇宙学在数量上受到早期物质支配的影响,在小尺度上产生不同的轴子质量范围和更大的不均匀性。在这项工作中,我们表明,这种增加的不均匀性可能会导致形成的轴子miniclusters的轴子参数范围是不同于通常假设的。如果再加热温度低于$58$ MeV,即使在膨胀期间存在轴子场并且先前已经均匀化,也可以形成轴子微团簇。典型的初始轴子微团质量的上限从$10^{-10} M_{\odot}$提高到$10^{-7} M_{\odot}$,其中$M_{\odot}$是太阳质量。这些结果可能会对轴子微团的间接探测产生影响,并且可以想象地探测核合成之前宇宙的热历史。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
Axions : Theory and Cosmological Role
本文综述了轴子宇宙学的最新进展。主题包括:轴子冷暗物质、轴子的拓扑缺陷、轴子等曲率微扰及其非高斯性和超对称轴子模型中的轴子/轴子宇宙学。
2013-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Weyl meson and its implications in collider physics and cosmology
局域尺度不变理论导致了一种新粒子的存在,称为外尔矢量介子。我们研究了一个广义标准模型,它具有局部尺度不变性。该模型包含一个实标量场,以及Higgs多重态和Higgs与Weyl介子之间的耦合。在一定的耦合参数范围内,Weyl-Higgs耦合在粒子对撞机和宇宙学中都是一个有趣的现象。在这里,我们研究的外尔介子在粒子对撞机的签名,并确定耦合参数的范围,它可以解决暗物质的问题。
2013-01-12 hep-ph
Axion-Higgs Unification
在没有基本标量的理论中,一个规范群可以在大尺度的λ下变得强大,并自发地打破全局对称性,产生希格斯粒子和轴子作为复合的伪南布-戈德斯通玻色子。我们展示了如何KSVZ和DFSZ轴子模型可以自然实现。λ在10^{11} GeV附近的假设在唯象上是有利的,因为:a)轴子解决了QCD θ问题,并提供了观测到的DM丰度; b)观测到的希格斯质量是通过RGE效应从复合尺度下的小希格斯四次耦合产生的,前提是希格斯质量项被微调到电弱尺寸; c)在复合尺度下,轻子、夸克和中微子的质量都可以由四费米子算符得到。d)额外的费米子可以统一规范耦合。
2012-12-17 hep-ph hep-th
Constraints on Supersymmetry from LHC data on SUSY searches and Higgs bosons combined with cosmology and direct dark matter searches
ATLAS和CMS的实验在质心能量为7 TeV的情况下,使用接近5/fb的已发表LHC数据没有发现超对称性的证据。我们将这些LHC数据与B_s -μ μ(LHCb实验)、遗迹密度(WMAP等宇宙学数据)和暗物质在核上散射截面上限(XENON 100数据)相结合。在约束最小超对称SM(CMSSM)的排除区域导致排斥低于1270 GeV的胶子和低于220 GeV的暗物质候选者的标量质量(m_0)的值低于1500 GeV。对于大的m_0值的极限的胶子和暗物质的候选人减少到970 GeV和130 GeV,分别。如果在拟合中施加125 GeV的希格斯质量,则优选的超对称区域在此排除区域之上,但优选区域的大小强烈依赖于假设的理论误差。
2012-10-05 astro-ph.CO hep-ph
Prospects for axion detection in natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter: back to invisible?
在自然界是自然界的假设下,我们扩展了标准模型,使之包含了超对称性来稳定电弱扇区,包含了PQ对称性来稳定QCD扇区。自然超对称性产生于超对称性μ问题的Kim-Nilles解,它允许一个小的层次,其中μ ~ f_a^2/M_P ~ 100-300 GeV,而超对称性粒子质量尺度m(SUSY)~ 1-10 TeV >> μ。这样,暗物质就由两种粒子组成:一种是类希格西诺的弱相互作用粒子,另一种是超对称的DFSZ轴子。允许的轴子质量值m(轴子)的范围取决于混合轴子higgsino遗迹密度。在这种情况下,m(轴子)的范围实际上受到直接和间接检测实验中WIMP的限制。我们在微波腔实验中绘制了预期的轴子检测率。轴子-光子-光子耦合被带电希格西诺对反常耦合的贡献严重削弱。在这种情况下,轴子可能会撤退,至少暂时,回到近不可见的状态。从我们的研究结果,我们敦促新的想法的技术,探测更深入和更广泛的轴子耦合与轴子质量参数空间。
2017-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Axinos in Cosmology and at Colliders
如果轴子是最轻的超对称粒子,那么轴子的费米子超伴体axino就是冷暗物质的有力候选者。由于轴子与物质多重态的耦合非常弱,次轻超对称粒子(NLSP)具有很长的寿命,这对宇宙学和对撞机现象学都有重要的影响。假设一个带电的slepton是NLSP,我们计算了完整的领先的一个和两个循环的贡献,其衰变。我们详细分析了宇宙学的参数空间的约束,并讨论了如何在对撞机上探测这种情况。同时也探讨了轴子和引力子都比长寿命的带电slepton轻的情况,特别强调宇宙学的约束和对撞机现象。
2011-05-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Natural Higgs-flavor-democracy solution of the mu problem of supersymmetry and the QCD axion
我们表明,在超对称理论的层次小亩长期是一个后果的两个相同的对希格斯二重态采取民主形式为他们的质量矩阵。我们简要地讨论了离散对称S2 xS 2民主的质量矩阵。然后,我们表明,有一个近似的Peccei-Quinn对称性,因此,值μ是相关的轴子衰变常数。
2013-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Axion Stabilization in Modular Cosmology
本文推广$SL(2,\mathbb{Z})$不变的$α$-吸引子模型,在保持对称性与单场宇宙学预言的同时使轴子在暴胀期获得大质量并强稳定,从而消除等曲率扰动。
2025-06-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion braneworld cosmology
我们研究了在一个5D宇宙中的轴子宇宙学,在平坦和弯曲的额外维度的情况下。理论预测和观测之间的比较限制了5D轴子衰变常数和5D普朗克质量,这在建立5D轴子模型时必须考虑。本文提出的框架可以很容易地应用到膜宇宙中的其他体场。
2009-03-26 hep-ph