PLANCK 和 BICEP2 视野下的弦论 QCD 轴子
高能物理 - 理论
2015-06-19 v3 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
解决强 CP 问题的 QCD 轴子可能源自紧致化弦理论中的反对称张量规范场，其衰变常数约为大统一理论（GUT）能标。然而，BICEP2 对张量模式的探测以及 PLANCK 对等曲率密度扰动的限制似乎排除了这种可能性。一个更有趣且仍然可行的可能性是，弦论 QCD 轴子在反常 U(1)_A 规范对称性下带电。在这种情况下，如果模在 vanishing Fayet-Illiopoulos 项附近稳定，且由于快子型 SUSY 破缺标量质量导致 U(1)_A 带电物质场获得的真空值远低于 GUT 能标，则轴子衰变常数可以远低于 GUT 能标。我们考察了此类模型在哈勃膨胀率为 10^{14} GeV 的暴胀时期的对称性破缺模式，确定了与已知宇宙学约束一致的 QCD 轴子衰变常数范围及其对应的残留轴子丰度。除了暴胀期间 PQ 对称性恢复的情况外，还存在其他可行的情景，包括由于来自 U(1)_A D-term 的大哈勃诱导快子型标量质量，导致 PQ 对称性在 10^{16}-10^{17} GeV 的高能标处于暴胀期间破缺，而当前的轴子能标范围在 10^{9}-5\times 10^{13} GeV 之间，其中当前值大于 10^{12} GeV 需要对轴子错位角进行精细调节。我们还讨论了我们的结果对 SUSY 破缺软质量大小的启示。
引用
@article{arxiv.1404.3880,
title = {String theoretic QCD axions in the light of PLANCK and BICEP2},
author = {Kiwoon Choi and Kwang Sik Jeong and Min-Seok Seo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.3880},
year = {2015}
}
备注
29 pages, 1 figure; v3: analysis updated including the full anharmonic effects, references added, version accepted for publication in JHEP