来自动力学碎裂的 ALP 暗物质：打开参数窗口

早期宇宙中类轴子粒子（ALP）产生的主要机制是所谓错位机制。对此已研究三种 regime：标准错位、大错位和动力学错位。后者适用于轴子在早期宇宙中获得较大初速度，使得场在演化中滚过许多波纹后才被俘获于某个极小值。这大大打开了 ALP 暗物质在参数空间中朝向更高轴子-光子耦合值的区域，可由未来十年的整套即将到来的实验探测。事实上，[质量, 衰变常数]平面中几乎整个参数空间现在都可容纳暗物质。本文中，我们表明在动力学错位中，轴子场几乎总是完全碎裂，意味着均匀场的能量密度被重新分配到高阶模轴子上。我们给出动力学碎裂的一般与模型无关的分析描述，包括讨论由轴子初速度引起的模函数修正初始条件，以及它们如何影响绝热涨落的增长。我们精确计算了分别对应于标准错位、带弱碎裂的动力学错位、俘获后碎裂和俘获前碎裂的参数区域。虽然轴子碎裂会影响遗迹丰度的精确确定，另一主要观测含义是形成更致密的紧凑轴子晕，这在一篇姊妹论文中描述。我们还指出在大错位 regime 中伴随完全碎裂出现的一种新引力波特征，并可能在宇宙微波背景中 μ 畸变的测量中被看到。