一种超轻赝标量玻色子

利用基本离散对称性 $\mathbb{Z}_N$，我们构建了一个双轴子模型，其中 QCD 轴子解决强 $CP$ 问题，而质量 $m_{\rm ULA}\approx 10^{-22}\text{ eV}$ 的超轻轴子(ULA)提供暗物质(DM)的主要形式。ULA 足够轻，可在宇宙学中通过其在大尺度结构形成上的印记探测到，并可能解决冷 DM 的小尺度问题。必要的相对 DM 丰度在衰变常数 $f_{\rm ULA}\sim 10^{17}\text{ GeV}$ 和 $f_{\rm QCD}\sim 10^{11}\text{ GeV}$ 的构造中无需精细调节即可出现。实现此点的一个示例模型具有 $N=24$，并且我们构建了一系列其他可能性。我们计算了 ULA 与标准模型的耦合，并讨论了直接探测的前景。QCD 轴子可通过 $\vec{E}\cdot\vec{B}$ 和 $G\tilde{G}$ 耦合在标准实验中探测到。然而，在最简单的模型中，由于电磁和色反常消失，ULA 与 QCD 的 $G\tilde{G}$ 和电磁学的 $\vec{E}\cdot\vec{B}$ 耦合均恒为零。ULA 以强度 $g\propto 1/f_{\rm ULA}$ 与费米子耦合。该耦合导致核子与电子相对于 DM 风的自旋进动，周期 $t\sim$months。当前的限制不排除预测的耦合强度，并且我们的模型在利用核磁共振的 CASPEr-Wind 实验可及范围内。