考虑动量分布函数全相位演化的精确 QCD 轴子对暗辐射的贡献预测

我们通过求解包括所有参与轴子产生过程的量子统计效应的动量分布函数的玻尔兹曼方程，计算 QCD 轴子对暗辐射能密度的贡献，即参数化为 $\Delta N_{\rm eff}$。这种方法独立于轴子是通过冻结脱落还是冻结进入产生而提供精确的 $\Delta N_{\rm eff}$ 预测。我们专注于通过与夸克/轻子相互作用产生的轴子。我们的 $\Delta N_{\rm eff}$ 的精确预测可能与文献中通常所做的假设动量分布函数为热力学形状的预测结果相差超过未来 Cosmic Microwave Background (CMB) 观测的实验精度。当前来自 Planck 对 $\Delta N_{\rm eff}$ 的约束对轴子耦合的下限也受到我们的精确计算的影响，特别是对夸克/轻子相互作用中 tau 夸克、muon 或 electron 的轴子耦合，结果显著放宽了限制。