Dynamical Axion Field in a Magnetic Topological Insulator Superlattice
我们提出在磁性拓扑绝缘体超晶格或拓扑顺磁绝缘体中可以实现动力学轴子场。这些系统的磁涨落产生一个赝标场,它与电磁场有一个轴子耦合,因此它给出了轴子电动力学的凝聚态实现。与以前提出的动力学轴子材料相比,其中需要一个长程反铁磁秩序,这里提出的系统具有的优点,只有一个均匀的磁化或顺磁状态是需要的动态轴子。我们进一步提出了几个实验来检测这样一个动态的轴子场。
2015-12-02 cond-mat.mes-hall hep-ph
Instability in magnetic materials with dynamical axion field
已经指出,轴子电动力学在背景电场的存在下表现出不稳定性。我们表明,不稳定性导致一个完整的筛选的一个特定的临界值以上的电场和多余的能量被转换成一个磁场。我们澄清了屏蔽效应的物理起源,并讨论了其可能的实验实现磁性材料中的磁波动的动态轴子场的作用。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech hep-ph
Gluino Axion, Neutrino Seesaw, Dynamical Gaugino Mass, and A = 0 Supersymmetry
在强CP问题的轴子解中,需要费米子在量子色动力学(QCD)下进行变换。在超对称性中,通过将U(1)_{PQ}与U(1)_R等同,自然的候选者是胶子,正如几年前指出的那样。这个想法的一个新的具体实施的建议,连接到中微子的规范跷跷板机制的胶子轴子规模。高吉诺群众动态生成的A项预计是非常小的。
2007-07-12 hep-ph
The R Axion From Dynamical Supersymmetry Breaking
所有通用的、可计算的动力学超对称破缺模型都有一个自发破缺的$R$对称性,因此包含一个$R$轴子。我们表明,在任何模型中,宇宙学常数微调为零,通过明确的$R$ -破缺常数的轴子是大规模的。在可见扇区模型中,轴子质量在100 MeV范围内,因此避开了天体物理学的界限。在不可重正化的隐藏扇区模型中,质量是弱标度的量级,并且可能产生危险的宇宙学后果,类似于其他领域已经存在的后果。在可重正化的隐扇区模型中,轴子的质量通常相当大,数量级为$10^7$ GeV.通常,这些轴子在宇宙学上是安全的。然而,如果主要的衰变模式是引力子,那么膨胀后轴子衰变产生的潜在的巨大引力子丰度可能会影响大爆炸核合成的成功预测。我们表明,标准膨胀后的再热温度的上限可以竞争或强于从热引力子生产的界限,这取决于模型和引力子质量。
1994-12-02 astro-ph hep-ph hep-th
Dynamical axion misalignment with small instantons
我们提出了一种新的机制来松弛QCD轴子的初始失准角,提高轴子衰变常数的宇宙学界。在暴胀期间,QCD轴子接收到来自小紫外瞬子的贡献,这将其质量提高到暴胀的哈勃尺度。这使得轴子在早期就开始降低它的势。在这种情况下,夸克的标准模型汤川耦合是动态的,在暴胀时期是一阶的,一旦暴胀结束,就降低到它们的标准模型值。这意味着在暴胀之后,小瞬子的贡献被抑制,轴子势从通常的IR瞬子降低到标准的轴子势。结果,当轴子在膨胀后再次开始振荡时,由于膨胀期间的动力学,初始失准角被抑制。虽然动力学轴子错位的一般思想已经在文献中讨论过,我们详细介绍了在膨胀期间和之后的轴子势的最小值之间的不匹配的主要瓶颈,以及如何在我们的情况下通过Froggatt-Nielsen机制规避。考虑到所有的限制,我们发现,轴子衰变常数可以提高到大统一理论的规模,$10^{15}$ GeV,在我们的情况下。
2020-01-06 hep-ph
Axionlike Origin of the Primordial Density Perturbation
我们证明了类轴子场耦合到新的约束规范群可以在后暴胀宇宙中产生原初密度微扰。轴子衰变常数和强耦合标度是唯一确定的密度微扰的观察,这进一步表明膨胀后的规范群的时间解除禁闭。由此产生的温度依赖的轴子势,连同其周期性的性质,产生了红色倾斜的密度扰动,与一个积极的本地型非高斯秩序统一。
2020-07-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Resurrecting Low-Mass Axion Dark Matter Via a Dynamical QCD Scale
在强耦合是动力学的框架中,QCD部分可能限制在比标准模型高得多的温度下,并且QCD轴子的温度依赖质量以一种非平凡的方式演化。我们发现,根据$Λ_{\mathrm{QCD}}$的演变,轴子场可能会经历多个不同的阶段的阻尼和振荡导致一般抑制其遗迹丰度。因此,这种抑制可以打开一个宽范围的参数空间,特别是复活具有大Peccei-Quinn尺度$f_a\gg 10^{12}~\mathrm{GeV}$的轴子暗物质模型,即,质量比标准QCD轴子轻
2022-01-11 hep-ph
A Dynamical Solution to the Axion Domain Wall Problem
畴壁问题和等曲率问题限制了轴子模型和膨胀模型的可能组合。本文考虑了一种新的机制,通过暴胀期间/之后多个标量场的动力学来解决这些问题。该机制使得具有非平凡畴壁数的轴子模型与具有大哈勃参数$H_{I} \gg 10^{7\mbox{-}8}\,$ GeV的膨胀模型兼容。该机构还避免了等曲率问题。这种机制增加了选择轴子模型和暴胀模型组合的自由度。
2019-09-04 hep-ph
On the Gravitational Origin of the QCD Axion
本文批判性检验引力起源轴子解决强CP问题的可行性,指出仅通过导数耦合标量场与费米子流的模型无法得到满意轴子,并明确量子效应产生引力轴子的必要条件,提出Weyl不变Einstein-Cartan引力是有前景的理论框架。
2025-06-13 gr-qc hep-ph hep-th
Non-Hermitian Yukawa interactions of fermions with axions: potential microscopic origin and dynamical mass generation
在这篇迷你评论中,我们讨论了一些最近的发展有关的(量子)场论模型包含反厄米汤川相互作用的赝标量场(轴子)和狄拉克(或马约拉纳)费米子之间的属性。具体而言,激发物理上这样的相互作用,在弦启发的低能有效场论的背景下,涉及右手中微子和轴子场,我们继续讨论其形式的一致性内所谓的宇称时间反转(PT)对称性框架,以及动态质量生成,诱导的汤川相互作用,费米子和轴子。汤川耦合被假定为弱耦合,因为它们是由微观弦论中的非微扰效应产生的。所讨论的模型包含,除了汤川条款,也反厄米异常衍生耦合的赝标场轴向费米子电流,以及相互作用的费米子与非厄米轴向背景。我们讨论了这种额外的耦合Yukawa引起的动态产生的群众的作用。对于费米子是右手中微子的情况下,我们比较这样的质量与辐射引起的,反厄米异常项和反厄米汤川相互作用在唯象相关的模型。
2020-10-29 hep-ph hep-th
Phenomenological Constraints on Axion Models of Dynamical Dark Matter
在最近的两篇论文(arXiv:1106.4546,arXiv:1107.0721)中,我们介绍了“动态暗物质“(DDM),这是暗物质物理学的一个新框架,在这个框架中,稳定性的要求被一个微妙的平衡所取代,这个平衡是在单个暗物质成分的巨大集合中,在这些成分的集体行为上,它超越了通常与传统暗物质候选者相关的行为。我们还提出了一个明确的模型,涉及在大额外的时空维度的轴子,并证明了该模型具有所有必要的功能,构成一个可行的实现一般DDM框架。在本文中,我们完成了我们的研究进行了一般性的分析,所有的唯象约束,这是相关的体轴子DDM模型。虽然本文中的分析主要是针对我们特定的DDM模型,我们的许多研究结果具有重要意义的散装轴子理论一般。我们的分析也可以作为一个原型的理论,其中存在大量的相互作用和衰变粒子的现象学研究。
2012-03-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Resonant gravitational waves in dynamical Chern-Simons-axion gravity
本文考虑了动力学Chern-Simons引力场,通过庞特里亚金密度与轴子暗物质耦合的标量场的识别,讨论了参量共振对引力波(GWs)的影响.当我们考虑GWs在相干振荡的轴子云,我们确认,显着的共振放大的GWs发生在一个狭窄的频带,和放大被限制到后期的时代后,入射波的通道。我们还确定了轴子云自发发射GW的条件。一旦我们考虑到的轴子振荡的空间相位分布的随机性,我们发现,与相干的情况相比,放大被抑制,但仍然可以发生显着的放大的GW。我们还研究了在目前的宇宙中,考虑到宇宙的历史,是否有可能放大的GWs。我们发现,共振放大是很难从GW的观察在标准的轴子DM模型,其中轴子是DM的主导成分的情况下进行测试。然而,有一些参数窗口,在其中的GWs的共振放大可能会被观察到,如果轴子是次主导组件的DM,和轴子云的形成被推迟,直到哈勃率变得比轴子质量小得多。
2021-01-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamical Clockwork Axions
发条机制是一种在理论的动力学尺度和相互作用尺度之间产生大分离的新方法。我们演示了如何从一系列强耦合的部门的机制。这个框架避免了基本的标量场以及特设连续的全球对称性,这两者都受到严重的稳定性问题。发条因子$q$由强动力学的一致性决定。钟表装置中保存的整体$U(1)$看起来是一种偶然的对称性,是由离散的或$U(1)$规范对称性引起的,它被手征凝聚体自发破缺。我们应用这样一个动力学时钟构造模型与一个有效的无形QCD轴子TeV尺度强动力学。轴子耦合是由标准模型相互作用沿时钟序列的局部化决定的。TeV谱包括有色强子或矢量类夸克。暗物质可以用轴子或最轻的中性重子来解释,它们是偶然稳定的。
2017-06-14 hep-ph
Color Unifed Dynamical Axion
我们考虑一个扩大的色扇区,解决了强CP问题,通过新的无质量费米子。一个统一的色群自发地分裂成QCD和另一个限制群,由于小尺寸的瞬子,提供了一个自然大的轴子质量$m_a$的来源。这个额外的轴子质量源自动遵守真空的对齐,确保低能量CP守恒真空。该机制并不吸引SM的$Z_2$“镜像”副本,也不需要在统一尺度上对与轴子相关的耦合进行任何微调。没有轻的轴子,而且反常的是,较轻的光谱包含的是不育的费米子。轴子尺度$f_a$可以自然地降低到几TeV,并且具有比这个尺度更轻的有色伪标量的奇异光谱,只能通过强相互作用在对撞机上观察到。的$\{m_a, f_a\}$参数空间,它允许强CP问题的解决方案,从而扩大远远超出了不可见的轴子模型。
2018-05-16 hep-ph
Schwinger Model with a Dynamical Axion
Ludwig Maximilian University of Munich(慕尼黑大学);Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics (ASC)(阿诺德·索末菲理论物理中心);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Max Planck Institute of Quantum Optics(马克斯·普朗克量子光学研究所);Institute for Advanced Study, Technische Universität München(慕尼黑工业大学高等研究院);Munich Data Science Institute, Technische Universität München(慕尼黑工业大学数据科学研究所);Kyung Hee University(庆熙大学)
本文研究了在含动态轴子的施温模型中,轴子如何通过松弛θ_eff到真空能最小值,从而解决强CP问题。
2026-03-12 cond-mat.quant-gas hep-lat hep-ph
Time-domain properties of electromagnetic signals in a dynamical axion background
动态轴子背景中的电磁波在高频下表现出超光速群速度,在低频下表现出不稳定性,从而改变了光子在空间中的传播方式。局部扰动的传播是有因果关系的,但与普通的麦克斯韦理论不同的是,扰动的传播不仅发生在光锥上,也发生在光锥内部。对于不稳定模式,电磁场中的能量密度沿类时位移呈指数增长。本文导出了不同极限下轴子电动力学中的推迟格林函数,并研究了传播信号的时域性质。
2020-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Dynamical Majorana Neutrino Masses and Axions II: Inclusion of Axial Background and Anomaly Terms
我们扩展了以前的出版物\cite{amsot}的Schwinger-Dyson动力学质量生成费米子和赝标量场(类轴子粒子(ALP))的研究,在场论包含汤川型费米子和ALP之间的相互作用,通过纳入异常项和/或(恒定)轴向背景场。后者与早期宇宙中的一些洛伦兹(和CPT)违反的情况有关。我们讨论了厄米和非厄米汤川相互作用,异常条款和轴向背景,这都是出于一些场景的辐射(异常)Majorana无菌中微子质量的弦isnpired,低能量,有效场论,包括有吸引力的四费米子相互作用的背景下。我们表明,对于一个厄米汤川相互作用,没有(伪)标量动力学质量的产生,但有费米子动力学质量的产生,提供一个裸(伪)标量质量。在这种情况下,厄米反常项在诱导费米子的动力学质量产生方面起着与四费米子吸引相互作用相似的作用。对于反厄米汤川相互作用,反厄米异常抵抗质量生成。轴向背景项有助于由反厄米汤川相互作用引起的动力学质量的产生,在这个意义上,背景的幅度越大,动力学质量越大。然而,对于厄米汤川相互作用,情况正好相反,在这个意义上,背景越大,动力学质量越小。我们还比较了异常诱导的动力学质量与无菌中微子模型中的辐射费米子质量,发现在动力学质量发生的情况下,后者占主导地位的有害产生的辐射无菌中微子质量。
2020-08-14 hep-ph hep-th
Optical properties of dynamical axion backgrounds
本文讨论了轴子或轴子-等离子体背景中光的光谱畸变、时间延迟和光的折射。这涉及到求解与哈密顿光学系统相关的全套测地线方程,使我们能够自洽地考虑光子的动量、频率和位置的演化。我们支持我们的论点与解析近似和完整的数值解。值得注意的是,引入等离子体增强了对轴子诱导双折射的敏感性,即使在发射点或检测点不存在轴子背景时,这些效应也可以在轴子-光子耦合中以线性顺序发生。这表明当背景折射率与1不同时,轴子诱导的双折射一般增强。
2019-11-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing dynamical axion quasiparticles with two-photon correlations
University of Pittsburgh(匹兹堡大学)
本文将原子自发辐射的 Weisskopf-Wigner 公式扩展至动力学轴子准粒子的量子场论,获得了实时轴子衰变产生的具有动量与偏振超纠缠的双光子态,并提出利用双光子关联作为探测该准粒子的直接手段。
2025-11-03 cond-mat.other hep-ph hep-th
Axion-like particle production in a laser-induced dynamical spacetime
我们考虑带电粒子的动力学(例如,电子)在平坦时空中的激光场中振荡,并用可变质量度规描述它。通过应用爱因斯坦的等效原理,我们表明,在代表电子运动的时间依赖性的方式,可变质量度规的形式的弗里德曼-Lemaintre-Robertson-Walker度规。我们在这个时空中模拟了一个大质量的复标量场或伪标量场,导出了电中性的无自旋粒子-反粒子对的产生率。我们表明,这种方法可以提供一种替代的实验方法,轴子搜索。
2017-07-19 hep-ph
Dynamical Axions and Gravitational Waves
在本文中,我们探讨了可观测到的引力波作为QCD轴子动力学表现的可能性。特别是,我们专注于动力学轴子模型,解决了强CP问题,并包括在TeV尺度的QCD类规范群的限制。我们利用线性σ模型研究了含$N_F=3$和$N_F=4$轻味模型的手征对称性破缺相变。该模型以对角场$φ$为序参量,描述了标量介子谱及其相互作用。我们发现引力波的振幅通过比值$m_{η'}/m_φ$依赖于动力学轴子$η'$的质量。由此产生的光谱可能会在未来的中程引力波实验,如AION/MAGIS,DECIGO和BBO观察。此外,TeV态可以在对撞机上搜索,它们的量子数可以表征,这为轴子物理学、引力波和对撞机搜索之间提供了独特的联系。
2019-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Dynamical evolution of axion condensates under stimulated decays into photons
暗物质轴子凝聚体可能经历受激衰变成光子对。这种效应通常被解释为光子从轴子-光子耦合的参数共振,导致光子占据数在一个狭窄的不稳定带的指数增长。以往的文献大多没有考虑光子增长对轴子场演化的影响。我们重新审视这种效果,提出一个平均场解的轴子光子动力学方程,光子数和对相关性。我们研究了没有轴子耗尽的极限,恢复了已知的不稳定性。此外,我们扩展的结果,包括一个可能的耗尽的轴子场。在这种情况下,我们发现轴子凝聚体表现出倒立摆的行为。我们讨论了两种不同的情况下,这些影响的相关性:一个均匀的轴子场在重组和本地化的轴子块,并讨论了可能导致的诱导光子背景的约束。
2020-04-29 astro-ph.CO hep-ph
CP-violating Axions
虽然轴子最初被引入是为了从强相互作用中清除CP破坏,但QCD之外的新的CP破坏源可能通过微小的标量轴子-核子分量表现出来。后者可以在轴子介导力实验中进行实验探索,正如J.E. Moody和F.威尔切克本文回顾了CP破坏轴子耦合的物理起源,指出了QCD轴子作为通向高能CP破坏源的低能入口的特殊作用。
2021-08-20 hep-ph
A mass for the dual axion
本文研究双轴子获得质量后对轴子物理的修改,该质量破坏平移对称性并导致瞬子禁闭,通过世界线抑制机制类比超导体中的涡旋孤子,并给出多个动力学模型。
2024-05-23 hep-ph hep-th
A Composite Higgs with a Heavy Composite Axion
我们认为强动力学与复合希格斯模型,同时产生动力学轴子,解决了强CP问题。强动力学来自于一个新的$Sp$或$SU(4)$超色规范群,其中包含限制在高尺度的QCD色超费米子。超色整体对称性由标准模型电弱规范群和扩大的色群$SU(N+3) \times SU(N)'$弱规范。当超费米子凝聚形成时,它们不仅导致$SU(5)/SO(5)$复合Higgs模型,而且自发地将扩大的色群破缺为$SU(3)_c \times SU(N)_D$。在较低的能量下,$SU(N)_D$群受到限制,产生两个动力学轴子,消除了所有的CP破坏。此外,来自$SU(N)'$组的小瞬子可以增强轴子质量,从而产生TeV尺度的轴子质量,可以在对撞机实验中检测到。我们的模型提供了一种方法来统一的复合希格斯粒子与动力学轴子,而不引入新的基本标量场,同时也扩展了解决强CP问题的轴子质量的范围。
2020-12-22 hep-ph
Anomalous leptonic U(1) symmetry: Syndetic origin of the QCD axion, weak-scale dark matter, and radiative neutrino mass
将夸克和轻子的标准模型中著名的轻子U(1)对称性推广到包括一些新的费米子和标量。由此产生的理论有一个不可见的QCD轴子(从而解决了强CP问题),一个弱尺度暗物质的候选者,以及辐射中微子质量。一个可能的关键联系是颜色三重标量,它可能在大型强子对撞机上产生和检测。
2017-06-26 hep-ph
Dual origin of effective axion response
本文揭示了凝聚态和光子学中有效轴子响应的两种不同物理起源,提出了对偶对称的轴子电动力学版本,并通过示例系统推导了关键预测及实验可观测区别。
2024-07-30 cond-mat.mes-hall hep-ph physics.optics
Dynamical generation of the Peccei-Quinn scale in gauge mediation
Peccei-Quinn(PQ)机制为强CP问题提供了一个优雅的解决方案。然而,天体物理学对轴子的限制要求PQ破缺标度远高于电弱标度。在超对称模型中,PQ对称性可以在一个可接受的尺度上被破坏,如果轴子多重态中的伪模的有效势在足够大的场值下发展到最小值。在这项工作中,我们系统地分类强子轴子模型的规范调解的背景下,并研究其有效的潜力在一个循环。我们发现,一些模型产生的PQ规模相当于信使规模。我们的研究结果可能被证明是有用的建设完整的现实模型的规范调解,解决强CP问题。我们还简要地评论了宇宙学方面有关的萨克斯子和axino,和质量的PQ对称性。
2015-04-28 hep-ph hep-th
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
Axion monodromy inflation with multi-natural modulations
本文研究了用与轴子有关的动态生成项修正的轴子单值暴胀中的参数空间。该势具有多个正弦函数的线性势,其在产生调制中起作用。我们表明,这种潜在的导致一个大的张量标量比$r_T \sim 0.16$和一个大的负运行的光谱指数$α_s \sim - (0.02 -0.03)$。为了实现这些结果,一个小的层次之间的动力学尺度是必需的,而在正弦函数的衰减常数在这个模型中保持次普朗克。我们还讨论了通货膨胀后的再加热过程,在一个自下而上的方法。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion mass in antiferromagnetic insulators
从路径积分出发计算了反铁磁绝缘体中的轴子势。它是由绝缘体中反铁磁相的序参量的有效势导出的。静态和动态的轴子定义一致的潜力。因此,反铁磁/顺磁和拓扑/正常秩序进行分类。预测了动力学轴子的各个相态,其质量在eV尺度内是不同的。
2021-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
On the origin and the detection of characteristic axion wiggles in photon spectra
光子在外部磁场中传播时,会振荡成轴子或类轴子粒子(axion-like particle,ALP)。这种振荡将导致来自天体物理源的高能光子能谱的特征,可用于探测ALP的存在。在这项工作中,我们重新审视这些振荡的签名,并强调适当处理湍流磁场的重要性。我们实施到ELMAG的轴子,从而补充通常的描述光子轴子振荡与高能光子传播和相互作用的蒙特卡罗治疗。我们还提出了另一种方法检测轴子通过离散功率谱作为可观察的光子谱中的摆动的能量依赖性。
2022-01-13 astro-ph.HE hep-ph
The Holographic QCD Axion in Five Dimensions
Cornell University(康奈尔大学);Hebrew University of Jerusalem(耶路撒冷希伯来大学);University of Florida(佛罗里达大学);Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院)
本文基于弯曲的五维模型构建量子色动力学轴子,通过引入bulk标量场θ,揭示轴子、η'和异常之间的关系,并探讨轴子质量问题的起源。
2026-04-02 hep-ph hep-th
Dynamical Axion Misalignment from the Witten Effect
本文提出利用隐藏区磁单极子的Witten效应在早期赋予QCD轴子大质量,通过早期振荡弛豫错位角并降低丰度,使大衰变常数轴子暗物质避免宇宙过闭合。
2024-10-28 hep-ph
Electromagnetic energy transfer processes in Effective Electro-Magneto Dynamics of axions
本文在有效电磁动力学(EEMD)模型中研究了电磁场与轴子场间的振荡耗散能量交换,提出了精确的能量转移公式,并解析计算了振荡电磁场构型与引力束缚轴子构型的辐射能量损失,发现团块尺寸呈 $\sim t^{1/5}$ 渐近增长。
2023-09-11 hep-ph hep-th
String theoretic QCD axion with stabilized saxion and the pattern of supersymmetry breaking
弦论轴子是解决强CP问题的QCD轴子的主要候选者。为了在弦论中成功地实现QCD轴子,需要稳定包含QCD轴子标量伙伴(saxion)的模,同时保持QCD轴子不固定,直到低能QCD瞬子效应开启.我们注意到,KKLT模稳定的简单推广提供了这样的设置,实现了强CP问题的轴子解.虽然模稳定的一些细节是不同的,从原来的KKLT的情况下,这种设置导致的海市蜃楼调解模式的软超对称性打破条款在KKLT的情况下,保留味道和CP作为一个结果的近似缩放和轴向移位对称性。这种设置也给出了一个有趣的模质量模式,这可能会避免宇宙学模,引力子和轴子问题。
2006-12-27 hep-ph hep-th
$R^2$ Gravity Effects on the Kinetic Axion Phase Space
在这项工作中,我们考虑了$R^2$项对动力学失调轴子理论的影响。利用暴胀过程中的慢滚假设和场方程,我们构造了动力学轴子的自治动力学系统,包括$R^2$项的影响,并对动力学系统进行了数值求解。正如我们所证明的,纯动力学轴子吸引子在场相空间中被向右转置,它不再是$(ϕ,\dotϕ)=(\langle ϕ\rangle,0)$,而是$(ϕ,\dotϕ)=(\langle ϕ'\rangle,0)$,其中$\langle ϕ'\rangle\neq 0$是具有$\langle ϕ'\rangle> \langle ϕ\rangle$的标量场的某个非零值。这一特征表明,与纯动力学轴子的情况相比,动力学轴子机制被增强,轴子振荡被进一步延迟。对暴胀时代的持续时间,再加热时代的开始和再加热温度的唯象意义,也进行了讨论。
2022-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Origin of Supermassive Black Holes from Axion Bubbles
本文修正了轴子气泡形成原初黑洞的模型,通过Peccei-Quinn标量在暴胀期间沿径向滚落来抑制轴子涨落,从而在避免观测限制的同时产生足量原初黑洞作为超大质量黑洞的种子。
2023-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Unified Origin of Axion and Monopole Dark Matter, and Solution to the Domain-wall Problem
我们提出了一种情况下,自发击穿的Peccei-Quinn对称性导致的电子生产。轴子和中微子都对暗物质有贡献,而对轴子质量的威滕效应是一个内在的特征。在KSVZ型轴子模型中,看似不同的真空实际上是由隐藏的规范对称性连接起来的,这使得轴子弦不稳定并分离成两个Alice弦。由于QCD瞬子效应,Alice弦被附着在一个单畴壁上,解决了畴壁问题。这与拉扎里德斯-沙菲机制的精神是一致的,尽管离散的佩切-奎因对称性并没有嵌入原始规范对称性的中心。在DFSZ型轴子模型中,Witten效应避免了畴壁问题。如果Peccei-Quinn对称性被少量破坏,磁单极子就会获得一个微小的电荷,并成为微带电的暗物质。有趣的是,佩切-奎因对称性的质量与暗物质的暗度密切相关。
2018-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Dynamical Heating from Dark Compact Objects and Axion Minihalos: Implications for the 21-cm Signal
University of Oklahoma(俄克拉荷马大学);Stanford University(斯坦福大学);Boston University(波士顿大学);Harvard University(哈佛大学);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学)
研究通过21厘米信号探测暗致密天体和轴子微晕的动态摩擦加热效应,发现其对暗物质的贡献及对轴子类粒子的灵敏度提升。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-ph
A Common Origin for the QCD Axion and Sterile Neutrinos from $SU(5)$ Strong Dynamics
本文提出在 $SU(5)$ 手征规范理论中,QCD 轴子和右手中微子作为束缚态共同起源于强动力学的整体 PQ 对称性自发破缺,从而同时解释强 CP 问题并通过跷跷板机制或小质量混合自然地产生惰性中微子。
2024-01-16 hep-ph
Axions and ALPs: a very short introduction
QCD轴子最初被预测为强CP问题的动力学解。类轴子粒子(ALP)也是包括弦论在内的许多高能物理模型的一般预测。对轴子的理论模型进行了综述,给出了一个与标准模型耦合的多轴子作用。这些轴子的耦合和质量可以跨越许多数量级,宇宙学使我们考虑几种不同的轴子群体,它们表现为相干凝聚体或相对论粒子。轻而稳定的轴子是暗物质的主要候选者。评述了轴子宇宙学和遗迹密度的计算。一个非常简短的调查所产生的直接耦合到标准模型的轴子的现象,和他们独特的引力相互作用。
2017-12-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dynamical dark energy from an ultralight axion
针对DES观测到的暗能量状态方程偏离宇宙学常数,提出超轻轴子模型,其质量约2×10^-33 eV,可解释w≥-1且偏好负宇宙学常数,并给出简化公式便于拟合。
2025-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Maximal axion misalignment from a minimal model
量子色动力学轴子是暗物质的最佳候选者之一。众所周知,错位机制产生大量的QCD轴子与暗物质一致,轴子衰减常数为$10^{12}$ GeV。对于一个较小的衰变常数,在暴胀期间Peccei-Quinn对称性被破坏的QCD轴子,只占暗物质的一小部分,除非轴子场开始振荡非常接近其势能的顶部,在一个被称为“大错位”的场景中。在这种情况下,具有小轴子衰变常数的QCD轴子暗物质部分由非常致密的结构组成。我们提出了一个简单的动力学模型实现大错位机制。在暴胀过程中,轴子经典地将其势能滚到最小值。在暴胀之后,宇宙重新加热到高温,模(实标量场)动态地改变其最小值的符号,这改变了在QCD下带电的矢量类费米子的质量的符号。结果,在暴胀过程中,轴子势能的最小值变成了宇宙通过QCD相变冷却后的最大值,轴子开始振荡。在这个模型中,我们可以产生衰变常数低至$6\times 10^9\,{\rm GeV}$和轴子质量高达1 meV的QCD轴子暗物质。我们还总结了这种机制的现象学意义的暗物质实验和对撞机。
2020-10-30 hep-ph
Cosmologically safe QCD axion without fine-tuning
虽然QCD轴子模型作为强CP问题的解决方案被广泛研究,但它们通常面临严重的微调问题,以保证反常的PQ对称性。在这封信中,我们提出了一个简单的QCD轴子模型没有任何微调。我们引入了一个额外的维度和一对额外的夸克,它们分别生活在两个膜上,在体阿贝尔规范对称性下也是带电的。我们假设在中等尺度下,膜上有一个夸克凝聚,这意味着额外的夸克发展了手征对称性破缺,PQ对称性破缺。与原Kim模型相比,我们的模型解释了PQ对称性的起源,由于额外的维度,并避免了宇宙畴壁问题,因为在阿贝尔规范理论的手征对称性破缺。
2015-10-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stringy-Running-Vacuum-Model Inflation: from primordial Gravitational Waves and stiff Axion Matter to Dynamical Dark Energy
在以前的工作中,我们推导出了弦宇宙的运行真空模型(RVM),它提供了一个有效的描述从暴胀到现在的时代的四维弦启发宇宙学的演变。在这个“弦RVM”版本的背景下,假设早期宇宙的特征是纯粹的引力自由度,来自无质量的引力弦多重态,包括反对称张量场。后者起着重要的作用,因为它的对偶产生了一个“刚性”的引力轴子“物质”,这反过来又耦合到引力异常项,假设在早期时代是非平凡的。在存在原始引力波(GW)扰动的情况下,这种反常耦合导致类似于RVM的动力学暴胀,而没有外部暴胀子。我们在这里回顾这个框架,并讨论潜在的场景生成这样的原始GW,其中形成不稳定的域壁,最终崩溃的非球对称的方式,引起GW。我们还注意到,在后暴胀时代,当产生适当的势能时,同一类型的“刚性”轴子物质可以提供宇宙中的暗物质(DM)的(一部分),它很可能是超轻的,这取决于弦启发模型的参数。总而言之,RVM暴胀的新(弦)机制保留了原始(更唯象的)RVM的基本结构,以及它的主要优点:即,一种优雅退出和产生大量熵的机制,能够解释视界问题。它还预言了公理暗能量和目前宇宙中存在的本质型温和动力学暗能量(DE),两者都是宇宙演化暴胀阶段的“活化石”。
2020-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Mass of the Heavy Axion $η_6$
如果电弱动力学对称性破缺是由于色六重夸克的手征凝聚,那么与“行走的彩色”类似的动力学将使凝聚比电弱手征尺度增强几个数量级。这种增强补偿了电弱标度色瞬子相互作用的指数抑制。结果,$η_6$轴子可以自然地获得电弱标度质量。
1993-07-16 hep-ph
Quantum Analysis of Rydberg Atom Cavity Detector for Dark Matter Axion Search
对宇宙轴子、光子和里德伯原子在谐振腔中相互作用的动力学系统进行了量子分析。为了准确估计里德伯原子腔探测器对暗物质轴子的探测效率,适当考虑了原子在连续入射光束中的运动。
1998-11-27 hep-ph
QCD, Strong CP and Axions
本文回顾了QCD中强CP问题的物理根源,即标准模型的真空结构。这个问题的手征解决方案,其伴随的轴子,解释和轴子的各种特性进行了详细说明。虽然可见的轴子模型被排除在实验之外,但具有非常轻和非常弱耦合的轴子的模型仍然成立。这种轴子模型的天体物理学和宇宙学的影响进行了讨论,以及正在进行的实验尝试,以检测这种所谓的,看不见的轴子。
1996-06-28 hep-ph
Gravitational Waves from Axion Monodromy
大场暴胀可以说是慢卷暴胀最简单、最自然的变体。Axion monodromy可能是实现这种情况的最有前途的框架。作为其定义特征之一,长程多项式势具有短程瞬变调制。这些可以在后暴胀区域的潜力引起一系列的局部极小值。我们表明,对于某些参数的选择,暴胀子填充一个以上的这些真空内一个单一的哈勃补丁。这对应于动态相分解,类似于热一阶相变过程中发生的情况。在随后的气泡壁碰撞过程中,最低的轴子极小值最终占据了所有空间。我们的主要结果是,这个剧烈的过程产生了引力波,非常像一阶相变的情况。我们计算信号的能量密度和峰值频率,其可以位于mHz-GHz范围内的任何地方,可能在下一代干涉仪的范围内。我们还注意到,这种“动力学相分解”现象及其引力波信号是更普遍的,并可能适用于其他的膨胀或再加热方案与轴子和调制的潜力。
2016-07-15 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
Realistic Gluino Axion Model Consistent with Supersymmetry Breaking at the TeV Scale
最近提出的利用胶子的动力学相来解决强CP问题的模型被证明承认了一个特定的实现,即基本单重态超场,使得超对称性破缺只发生在TeV尺度上,尽管轴子的尺度很大,为10^{9}到10^{12} GeV。现象学的影响进行了讨论。
2001-01-16 hep-ph
Theory of magnetic flux tubes in strong fields and the phenomenon of dark matter axions identical to solar axions
本文从速跃层到太阳表面,发展了B~ 10 ^7 G的几乎空锚定磁通量管(MFT)理论的一般规律。该理论的主要结果是在速度跃层附近的MFT内形成太阳轴子和磁O环。在这个磁O-环(基于柯尔莫哥洛夫湍流级联)中,轴子被转换为光子,在速跃层附近产生轴子源光子。另一方面,来自辐射区的高能光子通过O环中的轴子-光子振荡在黑子下产生光子起源的轴子。这意味着在如此强的磁场下,MFT的Parker-Biermann冷却效应由于Parker对流热传输的“消失”而发展,并且因此,磁管的下部的温度借助于在速跃层附近的光子起源的轴子而发展。结果,轴子起源的光子从速跃层到光球层打开了一条自由路径!我们表明,从辐射区通过的高能光子变成轴子,这几乎完全消除了几乎空的MFT的辐射加热。来自辐射区的一定通量的光子通过速跃层,借助于对流加热穿过强磁管的“环”。它允许确定速度和寿命的MFT重联之前,从速跃层到太阳表面,以及速度跃层附近的MFT重联率。最后,我们表明,太阳黑子周期的形成是暗物质-太阳轴子在太阳核心的表现,其调制控制的11年调制的非对称暗物质密度在太阳内部。
2022-03-13 astro-ph.SR hep-ph