通过暴胀期间的禁闭消除轴子尺度的宇宙学上界
高能物理 - 唯象学
2026-03-31 v1 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
我们在 SU(5) 大统一理论中实现通过高尺度禁闭进行轴子早期弛豫的场景，并研究暴胀宇宙学中的强 QCD 时期。我们考虑了暴胀期间 SU(5) 完全处于或部分处于禁闭相的场景。这为轴子产生了早期势能并稀释了其能量密度，从而消除了衰变常数的任何宇宙学上界。我们证明强 QCD 阶段可以通过至少两种机制实现：1）暴胀子与规范场之间的直接耦合，和/或 2）暴胀时期 SU(5) 对称性的恢复。在后一种情况下，强耦合已通过 SU(5) 规范耦合的 RG 流实现。我们证明该机制适用于不可见轴子思想的所有已知实现：通过附加标量（DFSZ）或重费米子（KSVZ）实现反常全局对称性的 Peccei-Quinn（PQ）型表述，以及完全基于 QCD 规范冗余且不依赖任何反常全局对称性的二重规范轴子表述。即使 PQ 标量的期望值在暴胀期间消失，轴子仍是一个定义良好的自由度，由费米子 't Hooft 行列式的相位表示。对于 DFSZ 情况，该相位由普通夸克的凝聚组成，构成早期宇宙版本的 η'-介子。在所有考虑的场景中，当今的轴子对于任意大的衰变常数都可以是可行的暗物质候选粒子。
引用
@article{arxiv.2603.28620,
title = {Removing the Cosmological Bound on the Axion Scale via Confinement During Inflation},
author = {Gia Dvali and Sophia Fitz and Lucy Komisel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28620},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 5 figures