轻轴子-伸缩子：物质耦合、弱尺度完备化与引力长距离检验

我们考虑了由 arXiv:2110.10352 中提出的旨在大幅降低真空能的新机制所激发的极轻轴子-伸缩子的物理意义。我们解决了出现在低能极限中的轻轴子-伸缩子的两个主要问题，即轴子具有极低的衰变常数 $f_a \sim$ eV（如其动能项所示），且一旦 $\rho_{\rm vac} \leq 10^{-80} M_p^4$，伸缩子就受到与广义相对论检验相关的约束。我们通过展示超对称额外维如何为 eV 尺度以上的轴子物理提供样本幺正化，证明了 eV 尺度的轴子衰变常数未必构成问题，其中非反常物质/轴子-伸缩子耦合确实可以具有引力强度，这表明朴素的有效场论(EFT)推理可能会错误地高估 eV 尺度下的轴子相互作用。当轴子在 eV 尺度确实存在强耦合时，我们确定了在紫外(UV)完备化中同样为 O(1) 的无量纲相互作用，以及轴子能量损失界限如何映射到已知的额外维约束上。我们找到了真空轴子-伸缩子方程的一大类新精确外部解，并且对轴子-伸缩子-物质耦合的了解也允许我们数值搜索能够与已知外部解匹配且能规避太阳系检验的内部解。我们没有找到满足此条件的例子，但也确定了潜在的新候选机制，这些机制能在不破坏对 $\rho_{\rm vac}$ 的底层抑制的前提下，降低伸缩子与引力物体的有效物质耦合。