轴子弦原初能量注入的观测特征
高能物理 - 唯象学
2023-08-04 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
轴子弦是可能在早期宇宙中产生的视界尺度拓扑缺陷。超轻类轴子粒子可能形成持续到低于大爆炸核合成温度的弦。此类弦此前已被视为引力波和宇宙微波背景（CMB）偏振旋转的来源。在本工作中，我们通过解析论证和专门的自适应网格加密宇宙学模拟表明，轴子弦将其能量的一小部分沉积到高能标准模型（SM）末态中，例如通过直接产生重径向模并随后衰变到 SM 粒子。这种高能 SM 辐射被原初等离子体吸收，导致在精确大爆炸核合成、CMB 功率谱和伽马射线巡天中出现新颖特征。特别地，我们表明 CMB 功率谱数据在依赖于紫外完备性的模型不确定性下，约束了衰变常数 GeV、轴子质量 eV 的轴子弦；未来的 CMB 巡天可能发现具有更低衰变常数的轴子弦的显著证据。
引用
@article{arxiv.2308.01334,
title = {Signatures of Primordial Energy Injection from Axion Strings},
author = {Joshua N. Benabou and Malte Buschmann and Soubhik Kumar and Yujin Park and Benjamin R. Safdi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.01334},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 20 figures, Supplementary Animations at https://goo.by/qHk9d, Video Abstract at https://youtu.be/Ae4AR46qKnU