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
About the isocurvature tension between axion and high scale inflationary models
目前的工作表明，轴子和高能暴胀的情况下，可以避免等曲率张力考虑一个双场暴胀模型，包括隐藏的Peccei-Quinn希格斯和标准模型之一。我们提出的拉格朗日量中的某些项明确违反了Peccei-Quinn对称性，但在当前时代，它们的影响完全可以忽略不计。由此产生的机制允许一个大的值的轴子常数，顺序$f_a\sim M_p$，从而抑制轴子等曲率波动，即使当膨胀$H_{inf}$的规模非常高，顺序$H_{inf}\sim M_{gut}$。这个数值在希格斯暴胀模型中是典型的。本文还分析了这种情况下拓扑缺陷的形成，并指出在一定的假设下，从宇宙学的观点来看，它们的影响不是灾难性的。
2016-06-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Aspects of Axion $F(R)$ Gravity
本文简要回顾了轴子$F(R)$引力理论的最新进展。轴子场是弦论起源的理论粒子，是低质量粒子暗物质的完美候选者。在这篇综述中，我们提出了如何一个可行的暴胀现象和一个可行的后期演化可以描述的轴子$F(R)$引力理论，其中的$F(R)$引力部分可以驱动在一个几何方式的暴胀和后期时代，和轴子场的行为作为暗物质，其能量密度PDMATHAMN行为作为一个函数的比例因子为$ρ_a\sim a^{-3}$。我们还简要讨论了非平凡轴子Chern-Simons耦合对$R^2$模型暴胀现象的影响。最后，我们简要地讨论了轴子场与曲率的非最小耦合对中子星的影响，以及重力波在Chern-Simons轴子引力中的传播。
2020-03-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The meso-inflationary QCD axion
本文提出介于暴胀前与暴胀后之间的轴子宇宙学情景，研究Peccei-Quinn对称性在暴胀开始后破缺的效应，发现其可避开强等曲率约束并形成轴子迷你团簇，同时给出实现条件。
2023-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Pre-inflationary QCD axion stars after moduli domination
University of Oxford（牛津大学）
大爆炸前QCD轴子暗物质在早期物质主导时期经历绝热密度扰动，产生约1个量级的扰动，这些扰动在量子 Jeans 尺寸处坍缩成轴子星，可能包含50%的暗物质。
2026-04-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Rich Tapestry: Supersymmetric Axions, Dark Radiation, and Inflationary Reheating
我们利用超对称性、暴胀、轴子、大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景辐射（CMB）之间的互补性，结合最近的Planck和BICEP结果来约束超对称轴子模型.特别是，我们得到BBN边界来自改变轻元素丰度考虑到强子和电磁能量注入，和CMB约束黑体光谱失真。最后，我们概述了这些超对称模型的可行与排除的区域，可能占观察到的温和的暗辐射。
2014-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Impact of adiabatic temperature fluctuations on the power spectrum of axion density perturbations
本文研究原初等离子体绝热温度涨落对轴子密度扰动功率谱的影响，证明在特定参数条件下暴胀前情形也可能形成AMC，从而使AMC探测无法区分轴子的暴胀前后起源。
2025-06-09 astro-ph.CO
B-modes from Post-inflationary Gravitational Waves Sourced by Axionic Instabilities at Cosmic Reionization
我们发现，轴子类粒子，只耦合到不可见的暗光子可以产生可见的B模式信号周围的再电离时代。轴子场在再电离前不久开始滚动，导致暗光子的快子不稳定性。这就产生了一个指数增长的暗光子量子源标量度规模式和引力波，留下一个印记的再电离重子。张量模式修改宇宙微波背景（CMB）的极化在再电离，产生可见的B模式签名的下一代CMB实验的参数范围，满足目前的实验约束。
2021-11-08 astro-ph.CO hep-ph
21cm forest probes on the axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenarios
我们研究了在膨胀后Peccei-Quinn（PQ）对称性自发破缺时类轴子暗物质的21 cm森林观测的未来前景。类轴子粒子引起的等曲率扰动可以增强微晕的形成，而随后的分级结构的形成可以影响微晕的丰度，其质量可以超过与21 cm森林观测相关的${\cal O}(10^4) M_{\odot}$。我们表明，21厘米森林观测能够探测类轴子粒子质量的范围$10^{-18}\lesssim m_a \lesssim 10^{-12}$ eV的温度无关的轴子质量。对于温度依赖的轴子质量，零温度轴子质量尺度，其中21厘米森林测量可以受到影响的进一步扩展到大的顺序$10^{-6}$ eV。
2020-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Simulating relic gravitational waves from inflationary magnetogenesis
我们提出了三维直接数值模拟的磁场和引力波（GWs）的生产在早期宇宙在低能量尺度物质为主的后暴胀再加热时代，并在随后的早期辐射时代，这是强烈的湍流。确定模型的参数，使得其避免了许多已知的物理问题，并且在再加热结束时产生在临界能量密度的0.2%和2%之间的磁能密度。在随后发展的湍流磁流体级联，磁场和GW开发的频谱，延伸到更高的频率在毫赫兹（纳赫兹）范围内的模型与再加热温度约100 GeV（150 MeV）在辐射主导的时代开始。然而，即使湍流级联是充分发展的，GW频谱显示出一个急剧下降的频率以上的峰值。这表明湍流在驱动GW方面的效率比以前认为的要低。由此产生的GW光谱的峰值很可能在空间干涉仪，脉冲星定时阵列和其他设施可访问的范围内。
2021-10-12 astro-ph.CO gr-qc
A post-inflationary kinetic axion
该研究提出了一种post-通胀期动能轴子机制，通过非最小耦合复场的超音速不稳定性产生轴子丰度，从而生成暗物质。
2025-12-15 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature bounds on axion-like particle dark matter in the post-inflationary scenario
我们假设暗物质是由类轴子粒子（ALP）产生的重组机制在后暴胀的情况。这导致等曲率波动的幅度为一阶的规模相当于地平线的时候，ALP场开始振荡。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，延伸到与宇宙学观测值相关的尺度。用$f_{\rm iso}$表示$k_*$ = 0.05 Mpc $^{-1}$时的相对等曲率振幅，普朗克宇宙微波背景辐射（CMB）观测结果表明，在2 $σ$能级上，$f_{\rm iso}$ < 0.31。这排除了后膨胀ALP暗物质的质量$m_{a}$ < 10 $^{-20}-$ 10 $^{-16}$ eV的假设，其中范围是由于ALP质量温度依赖性的细节。未来的CMB阶段IV和21厘米强度映射实验可能会改善这些限制1 $-$ 2个数量级的$m_{a}$。
2019-04-24 astro-ph.CO hep-ph
New inflationary probes of axion dark matter
本文提出轴子等曲率扰动的新宇宙学观测量，包括相关时钟信号和混合非高斯性，可检验轴子存在及其耦合，并有助于缩小暴胀哈勃尺度范围。
2024-02-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The scalar-scalar-tensor inflationary three-point function in the axion monodromy model
轴子单值模型涉及一个规范的标量场，它由一个叠加调制的线性势支配。在潜在的调制是负责的共振行为，引起持续振荡的标量，并在较小的程度上，在张量功率谱。有趣的是，这样的光谱已经被证明比更传统的、几乎尺度不变的原始功率谱更适合宇宙学数据。模型中的标量双谱也表现出连续的调制，并且已知共振将标量非高斯参数的幅度提高到相当大的值。标量双谱的一个解析表达式已经在较早的时候得到，事实上，它已被用来比较模型与宇宙微波背景各向异性在三点函数涉及标量的水平。在这项工作中，考虑到未来的应用，我们到达一个类似的分析模板的标量-标量-张量互相关。我们还解析地建立了这个三点函数的一致性关系（在压缩极限）。最后，我们总结了所获得的主要结果。
2016-11-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Revealing the Primordial Irreducible Inflationary Gravitational-Wave Background with a Spinning Peccei-Quinn Axion
由于暴胀过程中产生的量子真空张量涨落，原初不可约引力波背景跨越了一个几乎尺度不变的频谱，但频率太低，无法被下一代引力波干涉仪检测到。我们展示了这个信号是如何增强的宇宙历史中的一个短暂的临时kination时代（小于10 e倍），可以出现在任何能量范围之间的GeV和膨胀规模$10^{16}$ GeV。我们认为，这样的kination时代是自然产生的旋转轴子之前，它被困在其潜力。通常假设轴子从其最初的冻结位置开始围绕其最小值振荡。然而，Peccei-Quinn场的早期动力学可以在轴子场中诱导出一个大的动能，在轴子获得质量之前或之后触发一个动能时代，导致原始引力波背景中的特征峰。这代表了轴子物理学的确凿特征，因为预计没有其他标量场动力学会触发早期宇宙中的这样一系列状态方程。我们推导出由此产生的引力波，并提出了导致这种信号的参数空间以及可探测性前景，特别是在LISA，爱因斯坦望远镜，宇宙探测器和大爆炸观测器。我们展示了两个模型独立的预测，并提出了两个具体的动机良好的UV完成QCD轴子暗物质，这种动态是内置的结果。
2021-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Analytic results in aligned axion inflation
针对原始轴子自然暴胀张标比超实验限制的问题，给出对齐轴子暴胀轨迹的解析解与唯象学表达式，分析其参数尺度与暴胀后演化，指出多场暴胀中多阶段暴胀或更普遍。
2024-09-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
GEFF: The Gradient Expansion Formalism Factory - A tool for inflationary gauge-field production
GEFF是一个Python包，用于研究暴胀期间规范场产生，实现梯度展开形式主义，支持轴子暴胀模型及引力波研究。
2025-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulations of axion-like particles in the post-inflationary scenario
轴子和类轴子粒子（ALP）是暗物质最受欢迎的候选者之一，有几种可行的生产方案，使不同的预测。在这种情况下，轴子出生后，通货膨胀，其领域发展显着的不均匀性，并在一个高度非线性的方式演变。因此，理解这种情况下轴子暗物质的最终丰度和分布需要专门的数值模拟。到目前为止，该团体一直致力于QCD轴子的模拟，这是一个预测轴子质量与特定温度相关的模型。在这里，我们超越了QCD轴子，并执行一套模拟的范围内可能的温度依赖性标记的幂律指数。我们研究了轴子场的复杂动力学，包括宇宙弦和畴壁的标度，非相对论性轴子的谱，轴子的寿命和内部结构，以及微团簇的种子。特别是，我们量化了弦壁网络对暗物质丰度的贡献，作为轴子质量增长速度的函数。我们发现，一个温度无关的模型产生的暗物质比标准的错位计算多25%。与一般的ALP相比，QCD轴子模型产生暗物质的效率几乎低六倍。鉴于蓬勃发展的实验活动，以搜索ALP，这些结果有潜在的广泛影响，直接和间接的搜索。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
The post-inflationary cosmology of the VISH$ν$ axion-majoron model
VISHν模型通过轴子-主子机制解决标准模型缺陷，精确预测暴胀和轻子生成，并满足自然性条件与暗辐射约束。
2025-12-14 astro-ph.CO hep-ph
Post-inflationary axion isocurvature perturbations facing CMB and large-scale structure
在后暴胀理论中，由重排列机制产生的类轴子粒子（ALP）组成的暗物质导致了原始等曲率波动。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，扩展到宇宙学调查可以达到的尺度。我们利用最新的宇宙微波背景（CMB）各向异性测量结果，结合CMB透镜效应、重子声振荡（BAO）和Sunyaev Zel'dovich（SZ）团簇计数测量了等曲率分量的振幅和倾斜。我们发现偏好的白噪声等曲率分量的CMB主要各向异性，这一结论是，但是，削弱了目前的大尺度结构（LSS）的数据。将结果解释为等曲率分量的保守上限，所有探针的ALP质量的组合结合为$m_{a} \gtrsim 10^{-19}$ eV，与$m_{a}$如何随温度变化存在一定依赖性。从未来的LSS实验和CMB透镜的宇宙剪切和星系集群的预期灵敏度表明改进的界限$m_{a} \gtrsim 10^{-18}$ - $10^{-13}$ eV，取决于尺度削减，以避免非线性和ALP质量温度的依赖性。
2020-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter with thermal friction
在早期宇宙中，轴子场的宇宙学演化可能受到轴子与热化隐扇区耦合引起的热摩擦的显著影响。我们研究了这种热摩擦对轴子暗物质密度及其扰动的影响，当热摩擦超过哈勃摩擦时，直到轴子场开始围绕潜在的最小值振荡。我们表明，在存在相当大的热摩擦，可以有一个指数衰减阶段的轴子场之前的振荡阶段，在此期间的轴子能量密度有效地消散到隐藏的热浴。因此，先前排除的参数区域，由于过度封闭的遗迹轴子密度成为宇宙学上可行的热摩擦。特别是，一个比$μ$ eV轻得多的QCD轴子是可行的，而不需要调整初始失准角。我们还发现热摩擦可以通过多种方式影响轴子暗物质的密度扰动。例如，它可以减轻在暴胀前PQ破坏场景中轴子暗物质上的大尺度等曲率约束，这将使暴胀前轴子暗物质在宽范围的模型参数上与高尺度暴胀相容。在后暴胀PQ破缺的情况下，热摩擦也可以显著改变轴子弦的标度行为，从而改变所得轴子微团的典型尺寸。
2023-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Fermion production during and after axion inflation
我们研究了在轴子驱动的暴胀，特别是$m_ϕ^2ϕ^2$和monodromy通货膨胀，并计算粒子生产过程中的通货膨胀时期和后通货膨胀的轴子振荡的衍生耦合费米子。在暴胀期间，滚动的轴子充当螺旋性的有效化学势，使一个费米子螺旋性的引力产生偏向于另一个。这种机制允许有效的引力产生重费米子状态，否则将被高度抑制。在暴胀之后，由于费米子场的有效频率发生非线性变化，轴子振荡并产生具有两种螺旋度的费米子。对于费米子质量和轴子-费米子耦合强度的某些值，两个螺旋度状态是不对称产生的，导致左螺旋度费米子和右螺旋度费米子的数量密度不相等。
2016-12-23 astro-ph.CO hep-ph
Suppressing Extra-Dimensional Axion Isocurvature Dynamically
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）
研究额外维度 QCD 轴子在暴胀时量子涨落产生等曲率微扰限制暴胀尺度的问题，提出在翘曲五维模型中的动态抑制机制，可满足 CMB 等曲率界限并允许更高暴胀尺度。
2026-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
No Dark Matter Axion During Minimal Higgs Inflation
研究发现最小希格斯膨胀中轴子无法构成大量暗物质，除非在特定引力模型下调整参数。
2025-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Production of gravitational waves by inflationary transitions in aligned natural inflation
本文证明对齐轴子暴胀普遍存在由快速振荡相变分隔的两个暴胀阶段，并提出U(1)规范场耦合可在相变中产生具有强尺度依赖功率谱、频率峰值可被未来实验探测的引力波。
2025-10-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions, Inflation and the Anthropic Principle
QCD轴子是强CP问题的主要解决方案，是暗物质的候选者，也是弦论紧化的可能结果。然而，对于在暴胀之前产生的轴子，$f_a \gtrsim 10^{12}$ GeV的破缺尺度（这在弦理论轴子模型中是有利的）被宇宙学约束排除了，除非轴子失准角$θ_0$和暴胀哈勃尺度$H_I$都被非常精细地调整。我们表明，试图容纳一个高$f_a$轴子在暴胀宇宙学导致的微调问题，比强CP问题的轴子最初发明解决。我们还表明，这个问题仍然没有得到解决的人择选择参数通常适用于高$f_a$轴子的情况。
2009-11-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Radiation and Inflationary Freedom
由暴胀引起的标量扰动的松弛的原初功率谱（PPS）会影响由宇宙微波背景和其他宇宙学测量得到的暗辐射约束。如果暴胀产生了初始涨落的非标准PPS，那么完全热化的轻无菌中微子可以被CMB观测所青睐，而不是被强烈地排斥。在热轴子的情况下，当PPS不同于标准幂律时，对轴子质量的约束被放松。
2015-10-20 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on Pre-Inflationary Axion Dark Matter Isocurvature
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森天体物理中心）；Brown University（布朗大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用Planck、ACT和SPT的最新CMB数据，更新了对暴胀前轴子模型中具有不同谱指数的冷暗物质等曲率扰动的约束，发现联合数据集对谱指数的约束略有改善，但对固定谱指数的等曲率振幅约束未加强。
2026-06-12 astro-ph.CO hep-ph
The axion mass in the post-inflationary scenario in a minimal scaling model
University of Oslo（奥斯陆大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；University of Sussex（萨塞克斯大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）
本文通过大规模经典场论模拟，计算了最小模型中暴胀后暗物质轴子质量约为17.46微电子伏特，并预测非最小模型的质量低于40微电子伏特。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Looking at the NANOGrav Signal Through the Anthropic Window of Axion-Like Particles
本文研究了类轴子场演化过程中导致闭合畴壁形成的暴胀动力学，类轴子场的类Peccei-Quinn相变发生在暴胀之前.在暴胀之后，畴壁可能在随机引力波背景中留下它们的印记，在脉冲星定时阵列测量可访问的频率范围内。我们推导出的特征应变功率谱的封闭域壁的分布，并与最近报道的NANOGrav信号过剩。我们发现，由畴壁产生的特征应变谱的频率依赖性的斜率非常好地集中在NANOGrav报告的信号中的斜率范围内。分析ALP场的膨胀动力学，与等曲率约束一致，我们揭示了这些参数的组合，其中来自膨胀诱导的ALP畴壁的信号可以使NANOGrav过量的振幅饱和。足够大的封闭畴壁的演化可能导致虫洞的形成，而这些畴壁会逃逸到婴儿宇宙中。我们研究了封闭的墙壁逃入婴儿宇宙的条件，可以在随机的引力波背景中留下可检测的印记。
2021-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion isocurvature and the model-building problem of low-scale inflation
Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）
研究低能标暴胀下轴子等曲率问题，推导其一般等曲率界限，结合等曲率和张量谱得出相关限制，这些限制有利于特定暴胀模型，同时再加热等因素会强化或放宽条件。
2026-07-28 astro-ph.CO gr-qc 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
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
AxioNyx: Simulating Mixed Fuzzy and Cold Dark Matter
模糊暗物质的独特效应在非线性星系尺度上最为明显。我们提出了第一个模拟的混合模糊和冷暗物质，获得了一个扩展版本的尼克斯代码。模糊（或超轻，或类轴子）的暗物质动力学是由共同运动的薛定谔-泊松方程决定的。这是一个伪谱算法的根网格上，并与有限差分在六个层次的自适应细化。冷暗物质是在尼克斯现有的N体实现中进化的。本文首次对混合暗物质模型中的球形坍缩进行了研究，重点讨论了坍缩晕中的径向密度分布、速度谱和孤子形成。我们发现有效颗粒质量的减少与模糊暗物质的分数成正比，二次抑制孤子的增长，和一个中心孤子的形成，只有当模糊暗物质分数大于10\%。Nyx框架支持重子物理和关键的天体物理过程，如恒星形成。因此，AxioNyx将使模糊暗物质天体物理学的研究越来越现实。
2020-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Removing the Cosmological Bound on the Axion Scale in the KSVZ and DFSZ Models
本文在KSVZ和DFSZ模型中通过暴胀期间修改跑动耦合实现早期强QCD，避免轴子标度的宇宙学界限，并确定轴子构成全部暗物质的参数空间。
2023-05-10 astro-ph.CO hep-ph
Inflationary Axion Isocurvature in the CMB across All Ultralight Masses
University of Chicago（芝加哥大学）；Haverford College（哈弗福德学院）
该研究扩展AxiECAMB的ETA方法，分析全超轻质量范围轴子等曲率扰动，给出解析公式与约束，指出特定质量区域的信号特征及共存窗口，或缓解S8张力。
2026-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Comparative study of the strong backreaction regime in axion inflation: the effect of the potential
本研究系统探究轴子暴胀中强背反应机制下势能的影响，发现新特征具有普遍性，主要差异在于暴胀延长，且均匀背反应方法不适用于该机制。
2025-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Tachyonic Encore: A universal shift of inflationary observables
University of Groningen（格罗宁根大学）；Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理科学研究所）；Instituto de Física Téorica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙国家研究委员会理论物理研究所）
提出一种与暴胀子势无关的机制，通过轻轴子旁观者场在暴胀后的超视界尺度上的瞬态快子相，增强曲率功率谱，压低张标比，并偏移标量谱指数，从而调和原本被排除的暴胀势与CMB观测。
2026-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature-Free QCD Axion Dark Matter from Inflaton-Driven Early QCD: the Necessity of Inflationary Plateaus
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Nordic Institute for Theoretical Physics (NORDITA)（北欧理论物理研究所）；Harvard University（哈佛大学）；University of Utah（犹他大学）
通过暴胀子与胶子的直接耦合在暴胀期间动态提高QCD禁闭标度，抑制轴子等曲率扰动，并利用退禁闭后的德西特涨落产生暗物质，分析表明平台型暴胀模型（p≥2）是必要的，而单式模型（p=1）导致禁闭标度增长过快。
2026-06-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Post-inflationary axion constraints from the Lyman-$α$ forest
University of Cambridge（剑桥大学）；KICC - Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；SISSA - International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
利用里曼-α森林数据对轴子的等幅扰动分数进行约束，发现轴子质量下限为 $1.73 \times 10^{-18}$eV，并优于其他红移范围的观测结果。
2026-03-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational waves detectable in laser interferometers from axion-SU(2) inflation
色自然暴胀（CNI）是一个以SU $(2)$规范场耦合的轴子作为暴胀子的暴胀模型。在CNI中，规范场具有非零的真空期望值（VEV），这将导致引力波（GW）的增强。由于GWs的过度产生，普朗克观测排除了原始CNI。在这篇文章中，我们考虑了一个暴胀模型，其中规范场在CMB模离开视界后获得非零的VEV。此外，我们添加到模型中的另一个领域，占主导地位的宇宙和驱动膨胀后，轴子开始振荡和规范场VEV消失。通过数值模拟，我们找到了一个参数空间，增强的GWs不违反CMB约束，可以检测到未来的GWs观测，如BBO和ET。
2022-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic Axion $F(R)$ Gravity Inflation
在这项工作中，我们调查的失准动力学轴子对$R^2$膨胀的定量影响。由于动力学轴子具有较大的动能，在暴胀过程中，它的能量密度作为刚性物质流体发生红移，并以恒滚方式演化，使得第二慢滚指数是非平凡的.在运动方程水平上，$R^2$项主导了演化，因此，轴子的下一个可能效应可以通过非平凡的第二慢滚指数在宇宙学扰动水平上找到.正如我们所示，后者优雅地取消了观测指数，然而，动力学轴子延长了暴胀时代的持续时间，在一定程度上，它可能会导致真空$R^2$模型的张量标量比下降15 $\%$。这是因为当$R^2$模型由于$\langle R^2 \rangle $涨落而在$F(R)$引力的相空间中接近其不稳定的准德西特吸引子时，动力学轴子在$R^2$暴胀中占主导地位，并且实际上背景状态方程被描述为刚性时代，或者等价地，与普通辐射支配时代不同的kination时代。这反过来又影响了暴胀时代的持续时间，在某些情况下，根据再加热温度的不同，$e$-折叠的数量会增加到$5$ $e$ -折叠，这反过来又对暴胀的观测指标，特别是张量与标量之比产生了显著的定量影响。
2022-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Large-Scale Structure Probes of the Post-Inflationary Axiverse
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Theoretical Physics Department, CERN（欧洲核子研究中心理论物理部）；Physik-Institut, Universität Zürich（苏黎世大学物理研究所）；Department of Astronomy & Astrophysics, University of Chicago（芝加哥大学天文学与天体物理学系）；Kavli Institute for Cosmological Physics（卡弗里宇宙学物理研究所）
研究暴胀后轴子暗物质通过弦-畴壁网络产生等曲率扰动，利用高红移星系紫外光度函数、Lyman-α和CMB数据约束轴子质量，首次给出暴胀后轴子暗物质的主导宇宙学极限。
2026-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Reheating-Induced Axion Dark Matter After Low Scale Inflation
轴子和暴胀子之间的动力学混合允许产生轴子暗物质，即使暴胀哈勃尺度小于零温度轴子质量。我们分析了这个最近发现的“inflaxion”框架中的轴子动力学，并提出了一个新的宇宙学的情况下，轴子漂移远离其真空期间的再加热时代，引起了观察到的暗物质丰度。我们讨论了量子色动力学的轴子和类轴子粒子的影响。
2020-09-09 astro-ph.CO hep-ph
Double Exponents in $SL(2,\mathbb{Z})$ Cosmology
该研究分析 $SL(2,\mathbb{Z})$ 不变的 $\alpha$-吸引子模型中轴子方向势的双重指数抑制，证明等曲率扰动在暴胀期间不馈入曲率扰动，并探讨暴胀后转移的可能性。
2025-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Phases of Inflation
受D-膜II型弦紧化中闭弦轴子的四维有效场论的启发，我们考虑了耦合到多个轴子的手征规范理论。我们讨论了如何著名的非微扰动力学现象，如规范瞬子，费米子禁闭和Nambu-Jona-Lasinio相互作用，引起非平凡的真空配置在IR。IR真空的波动被捕获的一些剩余的封闭弦轴子和infladron（标量手征凝聚体激发），获得动力学质量。通过充分利用有效场论，我们研究了这些IR理论作为暴胀模型（自然的、单值的、Starobinsky）的适用性，并将不同类型的暴胀情景与非阿贝尔规范理论或Nambu-Jona-Lasinio四费米子耦合的不同阶段联系起来。在类自然暴胀模型中，暴胀子的反作用使轴子势变小，从而可以部分缓解当前CMB数据在谱指数和张量标量比方面的紧张关系。
2018-07-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Forecasting isocurvature models with CMB lensing information: axion and curvaton scenarios
一些暴胀模型预言，除了众所周知的绝热扰动外，还存在等曲率的原始涨落。现有的数据集尚未排除这种混合模式。在本文中，我们探讨了从未来的天文数据中获得更好的等曲率贡献约束的可能性。本文考虑轴子和曲率暴胀的情况，利用普朗克卫星实验规范和SDSS星系巡天，用Fisher信息矩阵形式化方法预测最佳参数误差估计。特别是，我们考虑如何CMB透镜信息可以改善这一预测。我们发现所有考虑的宇宙学参数都有了实质性的改进。在等曲率振幅的情况下，这种改善是强烈依赖于模型的，在其基准值周围在小于1%和大于20%之间变化。此外，CMB透镜使得其中一个模型中的等曲率振幅和相关相位之间的简并中断成为可能。从这个意义上说，CMB透镜信息在未来数据分析中至关重要。
2012-06-13 astro-ph.CO
Unification of Inflation with Dark Energy in $f(R)$ Gravity and Axion Dark Matter
在这项工作中，我们介绍了一个有效的模型$f(R)$引力包含一个非最小耦合的轴子标量场。轴子场由未对准模型描述，其中原始$U(1)$ Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中被破缺，$f(R)$引力由$R^2$模型描述，另外，非最小耦合具有$\sim h(ϕ)R^γ$的形式，其中有$0<γ<0.75$ .通过适当地限制早期的非最小耦合，轴子场保持冻结在其原始真空期望值，$R^2$引力主导了暴胀时代。随着宇宙的膨胀，当PDMATHAMR等于轴子质量PDMATHAMS，并且在$m_a\gg H$的宇宙时间内，轴子场振荡。假设轴子场的演化是缓慢变化的，轴子能量密度的尺度为$ρ_a\sim a^{-3}$，其中$a$是尺度因子，与背景哈勃速率无关，因此表现为冷暗物质。在后期，轴子仍然演变为$ρ_a\sim a^{-3}$，然而哈勃膨胀率，因此宇宙的动力学演化是由包含$\sim R^γ$的高阶导数的项控制的，这些导数与非最小耦合有关，正如我们所证明的，弗里德曼方程在后期的解是近似的德西特演化。后期的德西特哈勃速率标度为$H\sim Λ^{1/2}$，其中$Λ$是理论的积分常数，其允许值非常接近宇宙学常数的当前值。最后，该理论预测了暴胀前的原始刚性时代的存在，在这个时代，轴子的能量密度按$ρ_a\sim a^{-6}$标度。
2019-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
F-term Axion Monodromy Inflation
轴子的连续位移对称性是暴胀模型的几种实现的核心。特别是，轴子单值暴胀的目标是在弦论的背景下实现暴胀子的超普朗克场范围。尽管基本原理很好，但迄今为止构建的明确模型非常复杂。我们提出了一个新的和更好的轴子单值暴胀的情况下，暴胀的潜力来自F-项。我们提出了几种情况下，轴子产生于卡鲁扎-克莱因紧化的高维规范场（或p-形式的潜力）的存在下，通量和/或扭转的同源性。的monodromy对应于背景通量的变化，其F-项的性质表现在域壁之间的通量配置插值的存在。我们的方案导致不同的暴胀子潜力，包括线性大字段的行为，混乱的通货膨胀，以及潜力，甚至更高的权力。它们提供了一套优雅的结构，其性质与最近BICEP 2关于原始引力波的观测数据大致相同。
2014-10-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Problems with Multiple Axion-like Fields
在满足暗物质密度和等曲率涨落的电流约束的同时，要获得QCD轴子，需要对Peccei-Quinn破缺尺度$f_a > 10^{12}$ GeV的暴胀参数或轴子失准角（或两者）进行非最小的微调.为了测量具有许多类轴子场的模型在类似的破缺尺度和质量下的调谐程度，就像在包括QCD轴子的弦理论模型中可能发生的那样，我们引入了一个品质因数${\cal F}$，它测量允许参数空间的分数体积：慢滚参数$ε$和每个轴子失准角的乘积，$θ_0$。对于单个轴子，需要$\mathcal{F} \lesssim 10^{-11}$以避免与观测值冲突。我们表明，微调的$\mathcal{F}$成为指数更极端的情况下，众多的轴子类字段。人择参数是不足以解释微调，因为大部分的人择允许的参数空间被观测排除的限制宇宙微波背景isocurvature模式。因此，这种调整对弦论模型与轻轴子和暴胀宇宙学的兼容性提出了挑战。
2009-11-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Amnesia in the Axion Misalignment Landscape
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；İstinye University（伊斯提耶大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Kanazawa University（金泽大学）
该研究通过格点模拟探究暴胀前轴子失准景观的演化，发现meV质量范围存在敏感的“峰顶着陆”解，强自相互作用可使不同早期轴子历史产生相似晚期结构。
2026-08-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Isocurvature Perturbations Survive the Scaling Evolution of Axion Domain Walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿研究综合科学研究所）；Department of Physics, Tohoku University（东北大学物理系）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心(iTHEMS)）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo（东京大学卡弗里宇宙物理学起源国际研究联盟(WPI)、UTIAS）；Department of Physics, Tokyo Metropolitan University（东京都立大学物理系）
该研究分析了轴子畴壁的演化，发现畴壁坍缩产生的轴子可使等曲率扰动在畴壁湮灭后仍存活，并探讨了相关暗物质的等曲率约束。
2026-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Non-Gaussianity from Axion-Gauge Fields Interactions during Inflation
本文研究了一个包含与SU（2）规范场耦合的轴子的暴胀模型中的标量-张量-张量非高斯信号。在这种设置中，度规涨落的来源是已经在线性水平上的规范场，提供了增强的手征引力波谱。同样的机制在产生三点函数的振幅时起作用，它在参数上大于标准的单场暴胀。
2018-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Power Spectrum and Bispectrum from Lattice Simulations of Axion-U(1) Inflation
本文通过晶格模拟研究轴子U(1)膨胀的原初功率谱与双谱，揭示了非高斯性特征及耦合强度的影响，提出新的约束方法。
2025-11-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
