重访随机QCD轴子窗口：暴胀期间偏离平衡

如果暗物质由QCD轴子构成，其丰度由轴子场在暴胀期间获得的真空期望值决定。通常假设轴子遵循暴胀期间量子扩散产生的平衡分布。这导致了所谓的随机窗口，在此窗口下QCD轴子可以构成全部暗物质。其特征是$10^{10.4}\mathrm{GeV}\leq f\leq 10^{17.2}\mathrm{GeV}$和$H_{\mathrm{end}}>10^{-2.2}\mathrm{GeV}$，其中$f$是轴子衰变常数，$H_{\mathrm{end}}$是暴胀结束时的哈勃膨胀率。然而，在现实的暴胀势中，我们证明轴子在暴胀结束时从未达到平衡分布。这是因为轴子的弛豫时间远大于暴胀期间$H$变化的典型时间尺度。因此，只要轴子在暴胀期间保持轻质量，它就会获得一个准平坦分布。这促使我们重新评估随机轴子窗口，我们发现$10^{10.3}\mathrm{GeV}\leq f\leq 10^{14.1}\mathrm{GeV}$和$H_{\mathrm{end}}>10^{-13.8}\mathrm{GeV}$。