QCD 中的拓扑与轴子丰度

QCD 中拓扑磁化率 $\chi_t$ 的温度依赖性本质上决定了宇宙中 QCD 轴子的丰度，通常基于瞬子图像将其估计为温度的某个负幂次。尽管格点 QCD 原则上应能检验这一行为，但实际上格点 QCD 适用的温度范围相当有限，因为拓扑荷在高温下易于冻结。本文给出了两项探索性研究。第一部分中，我们试图在淬火近似下确定温度范围。由于我们此处旨在通过淬火模拟来估计未淬火 QCD 中预期的范围，因此采用混合蒙特卡洛（HMC）算法而非热浴算法。我们得到迹象表明，使用普通 HMC 时，$\chi_t$ 的未淬火计算在 T~2Tc 甚至更低温度就已遇到严重的自相关问题。第二部分中，我们重新审视轴子丰度。真实 QCD 中 $\chi_t$ 的绝对值和温度依赖性可能与淬火近似中的显著不同，且在临界温度以上尚未明确确立。受此事实以及不同于传统瞬子图像的先前论证启发，我们估计了一种极端情形下的轴子丰度，其中 $\chi_t$ 的下降远快于传统的幂律行为。我们发现此种情形下轴子丰度显著增强。