BICEP2 结果视角下的轴子冷暗物质

构成 100% 冷暗物质（CDM）的轴子性质取决于暴胀结束时的张量 - 标量比 $r$。如果如 BICEP2 合作组报告的那样 $r=0.20^{+0.07}_{-0.05}$，那么“一半”的 CDM 轴子参数空间将被排除。即 Peccei-Quinn 对称性必须在暴胀结束后破缺，且轴子不会产生非绝热原初涨落。此时宇宙轴子密度与张量 - 标量比 $r$ 无关，轴子质量预计处于一个狭窄范围内，但该范围取决于原初核合成之前的宇宙学模型。在标准 $\Lambda$CDM 宇宙学中，CDM 轴子质量范围为 $m_a = \left(71 \pm 2\right) \mu{\rm eV} \, (\alpha^{\rm dec}+1)^{6/7}$，其中 $\alpha^{\rm dec}$ 是轴子弦和壁衰变对宇宙轴子密度的分数贡献。