多轴子系统中的共振.landau-Zener 转换

可能在自然界的低能有效理论中出现多个轴子。一般情况下，这些轴子场的势能是非对角的，导致轴子态之间的质量混合，这种混合可能因QCD 瞬态效应而呈现温度依赖性。随着宇宙温度下降，出现能级横跨现象，导致轴子态之间的共振转换。在本文中，我们对多轴子系统的宇宙演化进行解析研究，包括在错位过程中从一种轴子态到另一种轴子态的adiabatic 与非adiabatic 共振转换。我们展示了Landau-Zener 形式化方法如何准确地捕捉非adiabatic 共振转换，允许对任意两种轴子质量矩阵的每一种轴子场的残留丰度进行解析描述。作为应用，我们研究了QCD 轴子与类轴子之间的混合，以特定势能为例，确定 haloscope 实验的预测。我们指出，如果发现一种轴子脱离预期的QCD 质量-耦合线，这将预测其他haloscope 靶点的存在。