具有热摩擦的轴子暗物质

早期宇宙中轴子场的宇宙学演化可能受到轴子与热化隐扇区耦合所诱导的热摩擦的显著影响。我们研究了当这种热摩擦在轴子场开始围绕势能最小值振荡之前一直主导 Hubble 摩擦时，其对轴子暗物质密度及其扰动的影响。我们表明，在存在显著热摩擦的情况下，在振荡阶段之前轴子场可能存在一个指数衰减阶段，在此期间轴子能量密度被有效地耗散到隐藏热浴中。因此，由于遗迹轴子密度导致宇宙闭合过度而被先前排除的参数区域，在存在热摩擦时在宇宙学上变得可行。特别是，远轻于 $\mu$eV 的 QCD 轴子无需调节初始失配角即可变得可行。我们还发现，热摩擦能以多种方式影响轴子暗物质的密度扰动。例如，它可以放宽暴胀前 PQ 破缺情景下轴子暗物质的大尺度等曲率限制，这将使暴胀前轴子暗物质在广泛的模型参数范围内与高能标暴胀兼容。在暴胀后 PQ 破缺情景中，热摩擦也能显著改变轴子弦的标度行为，从而改变由此产生的轴子微团的典型大小。