暴胀期间模稳定化与轴子暗物质中 QCD 的作用

由于对早期宇宙中轴子动力学初始条件的无知，我们常考虑取值为 $O(1)$ 的初始振幅，而这倾向于要求 QCD 轴子的衰变常数 $F_a$ 为诸如 $10^{12}$ GeV 的中间尺度，以解释暗物质丰度。我们通过考虑暴胀期间的轴子与模动力学来设定初始振幅，从而探索 $F_a$ 远大于 $10^{12}$ GeV 的宇宙学情形。我们表明，若额外维度的体积模（radion）在暴胀期间主要由 QCD 对模势的贡献所稳定，则具有弦尺度衰变常数的 QCD 轴子会获得约等于暴胀哈勃参数的质量。这意味着轴子在暴胀期间滚向 $\theta = 0$ 极小值，实现几乎消失的初始振幅，且暴胀量子涨落可成为当前轴子数密度的主导来源。我们找到了轴子解释宇宙冷暗物质的自然参数区域，同时避免了等曲率涨落约束。我们预言在宽泛的参数范围内存在轴子迷你团簇或轴子星，其中包括解释 Subaru-HCS 微引力透镜事件的参数。