Comments on Axions, Domain Walls, and Cosmic Strings
一段时间以来，轴子一直被认为是暗物质的可能候选者。它们可以通过错位产生，但有人认为，当暴胀发生在佩西-奎因跃迁之前时，宇宙弦可以产生可观的产物。这是广泛模拟的主题。但我们有理由怀疑轴子弦的可能作用。我们回顾和阐述这些问题，并认为参数字符串已经占随机错位角的假设。我们回顾和阐述这些问题，并提供了几个定性的参数字符串已经占随机错位角的假设参数。这些论点是基于弦解的集体模式的考虑，在特定模型中轴子辐射的计算，以及模拟的回顾。
2021-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Imprints of XENON1T Axions
最近XENON 1 T观测到的电子反冲过剩有一个可能的解释，即太阳轴子与电子耦合。如果这样的轴子在重组时仍然是相对论性的，它们也会以额外辐射成分的形式留下宇宙印记，其参数是有效中微子数$ΔN_\text{eff}$。我们探索最小的情况下，在未来的CMB调查可检测到的信号：民主耦合到所有费米子的轴子，辐射产生的轴子-电子耦合，DFSZ框架的QCD轴子。对于所有情况，预测的$ΔN_\text{eff}$均大于$0.03-0.04$，接近CMB-S4实验的$2σ$预测灵敏度。这开启了用宇宙学观测来检验XENON 1 T过剩的太阳轴子解释的可能性。
2020-11-16 astro-ph.CO hep-ph
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
Isotropic cosmic birefringence from an oscillating axion-like field
本文提出类轴子场在复合时期快速振荡产生各向同性宇宙双折射的新机制，通过引入不对称势避免传统模型的效应抵消，产生显著EB谱并衰减EE谱，为暗物质研究提供新方向。
2025-02-12 astro-ph.CO 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
Cosmic Birefringence from Monodromic Axion Dark Energy
最近报道的普朗克2018偏振数据中的非零各向同性双折射角为轴子的新物理学提供了诱人的暗示。在本文中，我们解释了这一点的弦论的动机轴子与monodromy潜在的暗能量的作用。在这种情况下，使用双折射测量和对暗能量状态方程的约束，我们发现一个上限的轴子衰减常数为$f_a \lesssim 10^{16}$ GeV。这自然地给出了一个GUT量级的能量标度，并解决了传统轴子暗能量模型的超普朗克场范围的理论问题。我们进一步研究了宇宙双折射对基本理论的影响，以及它对弦沼泽地结构的影响。最后，我们讨论了振荡功能的暗能量部门和预期的宇宙双折射层析成像。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
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
Scaling Distribution of Axionic Strings and Estimation of Axion Density from Axionic Domain Walls
通过对整体弦的费米子散射的详细计算，估计了等离子体对轴弦运动的阻尼，并指出在大多数情况下，在轴弦畴壁形成之前，弦上的摩擦力可以忽略不计，这是弦标度分布的重要必要条件之一.的能量密度的轴子域壁的崩溃所产生的轴子也使用轴子弦分布进行评估，它被发现是更大的或至少可比的轴子密度起源于轴子弦。
1998-06-05 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
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
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
Theorem: A Static Magnetic N-pole Becomes an Oscillating Electric N-pole in a Cosmic Axion Field
我们证明了经典的麦克斯韦方程组，包括轴子电磁异常源项，宇宙轴子场诱导振荡的电N-时刻的任何静态磁N-时刻。这是一个简单的结果，任何一个上过电动力学研究生一年级课程的人都可以得到。
2016-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
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
Axion String Dynamics I: 2+1D
如果轴子存在，并且如果初始轴子场值在因果断开的点上是不相关的，那么应该可以预测宇宙学轴子产生的效率，将轴子暗物质密度与轴子质量联系起来。做出这种预测的主要障碍是正确对待轴子弦核。我们开发了一个新的算法，正确地处理2+1维的轴子弦核心。当轴子弦核心被赋予它们的全部物理弦张力时，轴子产生的效率大约是以前模拟的两倍。我们认为，2+1维的弦网络的行为应该与3+1维的弦网络的行为非常不同，所以这个结果不能简单地推广到物理情况。我们概述了如何将我们的方法扩展到3+1D轴子弦动力学。
2016-04-08 hep-ph
Constraints on axions from patchy screening of the cosmic microwave background
本研究利用普朗克卫星CMB观测数据构建轴子斑驳屏蔽图，与unWISE星系巡天数据互相关未发现轴子证据，在95%置信水平下约束了特定质量范围轴子的光子耦合，补充了现有轴子搜寻方法。
2024-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Accelerated cosmic expansion, mass creation, and the QCD axion
本研究提出由隐藏规范群轴子场能量密度持续创生驱动宇宙加速膨胀的机制，通过其与构成暗物质的QCD轴子的能级交叉生成初始能量密度，为宇宙巧合疑难提供新解。
2025-05-21 astro-ph.CO hep-ph
Axion strings are superconducting
我们探讨了QCD轴子弦超导性的宇宙学后果。轴子弦可以支持相当大的手征电流和电荷，这改变了它们早期的宇宙动力学。在弦电流的电磁力的支持下，收缩的轴子弦环可以成为有效稳定的残余物，称为涡子。一般来说，由轴子弦产生的涡旋子会过于接近宇宙，除非有有效的电流泄漏过程。此外，如果在早期宇宙中存在一个原始磁场（PMF），那么在轴子弦上会感应出一个大电流，从而通过与周围等离子体的相互作用产生一个显著的拖曳力。结果，弦的速度变慢了，这导致每个哈勃体积中弦的数量增加了几个数量级。最后，我们研究了QCD轴子遗迹丰度的含义。在我们的参数空间的某些部分，QCD轴子窗口被移动了几个数量级。
2021-06-29 hep-ph
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
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
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
The Cosmic Axion Background
目前对宇宙轴子遗迹的搜寻主要依赖于非相对论性的轴子和构成暗物质。然而，在早期宇宙中可以大量产生轻轴子，并在今天保持相对论性，从而构成宇宙$\textit{axion}$背景（C $a$ B）。作为轴子源的典型例子，我们考虑热生产，暗物质衰变，参数共振和拓扑缺陷衰变。每一个都有一个特征频谱，可以在轴子直接探测实验中搜索。我们专注于轴子光子耦合和研究的灵敏度的当前和未来版本的ADMX，HAYSTAC，DMRadio，和ABRACADABRA的C $a$ B，发现在寻找暗物质收集的数据可以被重新利用，以检测轴子能量密度远低于所设定的限制由宇宙的能量预算的测量。通过这种方式，直接探测相对论遗迹提供了一个强大的新机会来了解早期宇宙，并有可能发现轴子。
2022-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axions and high-energy cosmic rays: Can the relic axion density be measured?
在以前的工作中，我们研究了快速移动的带电粒子在空间常数，但缓慢的时间依赖性的赝标量背景，如冷遗迹轴子提供的传播。背景辐射导致宇宙射线在低能谱中辐射。虽然这种机制对初级宇宙射线造成的能量损失可以忽略不计，但我们研究了辐射光子的假设探测以及它们如何提供一种间接的方式来验证轴子的宇宙学相关性。假设宇宙线通量的形式为J（E）~ E^-g，我们发现辐射的能量对于质子原色遵循k^-（（g-1）/2）分布，与作为主要背景的银河系同步辐射相同，对于电子原色遵循k^-（g/2）分布，尽管衰减更剧烈，但电子原色在低能谱中提供了主要贡献。我们讨论了可能的方法来检测这个小弥漫的贡献。在强大的宇宙射线发射体附近进行局部探测也是可能的。
2011-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
'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
Putting the Brakes on Axion Strings: Friction and Its Impact on the QCD Axion Abundance
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
该研究探讨了摩擦对轴子弦网络的影响，发现摩擦可改变轴子能量密度，并支持$ m_a \sim 0.1 $ eV的暗物质能量密度结果。
2026-02-27 hep-ph
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
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$。
2015-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Higher Axion Strings
本研究探讨了获得高品质轴子的轴子弦的最低条件，提出源自高阶形式规范场、与复标量场相位混合的高阶轴子，其微扰无质量且具高品质平移对称性，还通过五维玩具模型及弦理论场景验证了可行性。
2025-03-24 hep-ph
Axions from string decay
我们用数值方法研究了轴子弦的演化和衰变。这些整体缺陷主要通过轴子发射衰减，从而对宇宙学轴子密度有贡献。这个源相对于轴子的失调生产的相对重要性取决于频谱。给出了各种弦环结构的辐射谱。他们支持的论点，即字符串衰变的贡献是相同的数量级的贡献，从错位。
1998-08-10 hep-ph
Improved estimation of radiated axions from cosmological axionic strings
利用一种新的、更有效的整体弦识别方案，在一个有史以来最大的512^3网格的盒子中，用场论模拟的方法分析了轴子弦网络的宇宙演化。标度参数ε =0.87 ± 0.14，与前人的结果一致。使用伪功率谱估计器精确计算能谱，显着减少了平均倒数随动动量的误差。由此对轴子衰变常数的约束导致f_a <= 3*10^11 GeV。我们还讨论了对早期宇宙的影响。
2011-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High-quality Axion Strings from Monopole Strings
Kavli Institute for Theoretical Physics（卡弗里理论物理研究所）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）
提出五维't Hooft-Polyakov单极弦的核恢复非阿贝尔规范对称性，成为额外维轴子弦，其张力与量子引力标度之间的参数分离允许高质量轴子暗物质的后暴胀宇宙学。
2026-06-16 hep-ph hep-th
Relaxing Isocurvature Bounds on String Axion Dark Matter
当暴胀标度很高时，轻标量在暴胀过程中会产生很大的量子涨落，如果暴胀标度足够长，轻标量会产生CDM等曲率扰动，这一扰动受到普朗克数据的严格限制。专注于弦轴子等轻标量，我们表明，热膨胀可以提供足够大的熵产生稀释CDM等曲率扰动。重要的是，有效的稀释是可能的弦轴子，因为有效地没有二次相干振荡诱导结束时的热膨胀，相反的模场。我们还研究了轴子暗物质的生存能力与质量约7千电子伏的起源的3.5千电子伏的X射线线过剩，在存在大熵产生。
2014-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards Axionic Starobinsky-like Inflation in String Theory
结果表明，类Starobinsky势可以在弦论的非几何通量紧致化中实现，其中暴胀子包含一个轴子，轴子的位移对称性可以保护标量势的UV修正.为此目的，我们评估的backreacted，提升F-长期轴子monodromy潜在的，插值之间的二次和Starobinsky的形式。由于有一个控制近似的UV理论和实现单场膨胀的要求的限制进行了讨论。
2015-03-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stochastic Gravitational-Wave Background from Axion-Monodromy Oscillons in String Theory During Preheating
轴子单值性是弦紧化中的一种普遍现象。研究了轴子单值暴胀在预热过程中引力波背景的产生。通过使用伪谱方法进行晶格模拟，我们发现在轴子单值暴胀和尖点势中，渐近线性$|ϕ|$和$ϕ^{2/3}$势在预热过程中产生了显著的单峰随机引力波背景.这可能使我们能够通过引力波探索弦的紧化。
2019-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Classicality and Quantum Break-Time for Cosmic Axions
我们调查的长度的有效期的经典描述的宇宙轴子场。为此，我们首先表明，我们可以理解的振荡轴子解决方案的期望值在一个潜在的相干量子态。一旦我们考虑了轴子的自相互作用，量子态就会演化，使得它的期望值开始偏离经典解。这个过程的时间尺度定义了量子破裂时间。对于我们宇宙中假设的暗物质轴子场，我们证明了量子破裂时间超过宇宙年龄许多数量级。这一结论与轴子模型的具体性质无关。因此，基于振荡宇宙轴子场的经典近似的实验搜索是完全合理的。此外，我们指出，经典非线性和真正的量子效应的区别是至关重要的计算在任何系统的量子破缺时间。我们的分析也可以适用于其他类型的暗物质，被描述为经典流体的平均场近似。
2017-10-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Axion
我回顾了强CP问题的轴子解和宇宙轴子研究的现状。
1998-02-24 astro-ph hep-ph
Gauged Global Strings
本研究探讨了规范U(1)_Z×全局U(1)_PQ模型中的三种弦解及其宇宙学影响，发现带重核的全局弦因高张力辐射更多轴子，增强QCD轴子暗物质丰度，并打开质量窗口，使质量超过10^-5 eV的轴子可能构成全部暗物质。
2023-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Note on a solution to domain wall problem with the Lazarides-Shafi mechanism in axion dark matter models
轴子是暗物质的一个有希望的候选者。在Peccei-Quinn对称性破缺之后，当宇宙的温度变得与QCD尺度相当时，轴子弦形成并被畴壁附着。这些天体如果寿命很长，可能会造成宇宙学灾难。作为它的一种解决方案，Lazarides-Shafi机制经常通过引入一种新的非阿贝尔（规范）对称性来讨论。我们详细研究了这种机制，并显示字符串和墙壁的配置。即使在早期宇宙中形成了畴壁数大于1的阿贝尔轴子弦，即使没有畴壁，由于Alice弦之间的排斥力，它们中的每一个也会分裂成多个Alice轴子弦。当宇宙冷却下来形成畴壁时，单个爱丽丝弦可以被单个壁连接，因为真空通过非阿贝尔旋转连接，而不改变能量。即使由于在手性相变中的Kibble Zurek机制而产生了由畴壁连接的阿贝尔轴子弦，在畴壁张力的存在下，这样的弦也类似地分裂成由壁连接的多个Alice弦。这样的壁不会形成稳定的网络，因为它们会因壁的张力而坍塌，发射出轴子。
2019-03-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards Universal Axion Inflation and Reheating in String Theory
最近的BICEP 2测量的B-模式表明，在暴胀宇宙学中，一个大的张量标量比，这指向trans-Planckian演化的暴胀子。我们提出了可能的弦理论实现。自然和轴子单值膨胀计划的IIB型大体积方案的框架内。在这两种情况下的暴胀子是由普遍的轴子和它的潜在的F-项产生在subleading阶。我们的模型显示出一个自然的机制，暴胀衰变成主要的标准模型粒子。
2014-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic String in Abelian-Higgs Model with Enhanced Symmetry -- Implication to the Axion Domain-Wall Problem --
在我们以前的工作中，我们在具有增强的$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
Implications of the Cosmic Birefringence Measurement for the Axion Dark Matter Search
我们表明，最近的宇宙双折射效应的约束，由于暗能量可以与约束的耦合的轴子暗物质的光子，依靠一个简单的模型的两个轴子对齐机制与周期性的潜力。由于电势的排列，两个场的一个线性组合提供了一个几乎平坦的方向，并作为暗能量，而另一个组合提供了一个陡峭的方向，并作为暗物质。这个方案解决了已知的暗能量单场模型的概念问题，并预测了我们宇宙暗区上看似不同的约束之间的联系。
2022-10-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Search for Cosmic Axions using an Optical Interferometer
高精细光学腔可用于寻找质量范围为10^{-6}< m_a <10^{-4} eV的宇宙轴子。双臂或单臂腔都是合适的，并且在任一情况下，信号作为谐振边带施加在载波上。假设局域轴子密度通常为500 MeV/cm ^3 [8]，KSVZ轴子线[4] g/m_a = 0.4 Gev^{-2}，在一年的搜索中就可以在整个质量范围内达到。
2009-06-09 hep-ph
Evolution of Axionic Strings and Spectrum of Axions Radiated from Them
通过数值求解3+1维复标量场的场方程，研究了轴子弦的宇宙演化。结果表明，全球字符串放松的缩放解决方案，一个显着较小的数密度比当地字符串的情况下。从模拟数据中计算了它们辐射出的轴子的功率谱，发现在哈勃尺度附近有很高的峰值，并得到了对Peccei-Quinn破缺尺度更精确的约束。
1999-06-03 astro-ph hep-ph
