暴胀驱动的量子相变产生轴子暗物质

我们提出了一种由暴胀涨落产生轴子暗物质的新机制。暴胀期间的量子涨落通过轴子动能项与暴胀子的耦合得到增强，我们将这种耦合参数化为轴子运动方程中的有效曲率 $\kappa$。非零曲率打破了轴子功率谱的标度不变性，驱动了一个以 $\kappa$ 为序参量的量子相变。轴子功率谱正比于共动视界的 $-\kappa$ 次方。对于正的 $\kappa$，谱指数变红，导致在暴胀期间随着共动视界收缩，轴子丰度呈指数增强。尽管轴子质量极轻，这种增强仍能产生足够的轴子，以构成全部暗物质遗迹丰度。我们的机制预测的参数空间与通常的错位机制显著不同。它允许类轴子粒子暗物质具有低得多的衰变常数，从而与标准模型粒子有更大的耦合。大部分参数空间可以被未来的实验探测，包括光晕镜、核钟、CASPEr 和 CMB-S4。我们还能产生比错位机制更重的 QCD 轴子暗物质。