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基于自由流效应的轴子衰减常数的普适下界

宇宙学与河外天体物理 2025-07-03 v1 高能物理 - 唯象学

摘要

我们表明,轴子余烬丰度相对于标准错位贡献的增强,普遍导致非零动量轴子模式的产生,从而表现为温暖型暗物质行为和增强的等离子体扰动。它导致针对轴子参数空间的普适约束,这些约束独立于详细的模型假设和宇宙学历史。对于通过梯度轴子模式实现余烬丰度增强的模型,Lyman-α 森林观测要求轴子衰减常数满足下界:fa1015GeV(1018eV/ma)f_a \gtrsim 10^{15} {\rm GeV}\,(10^{-18}{\rm eV}/m_a),源于自由流效应。对于依赖延迟轴子振荡的模型,我们获得稍弱的下界:fa1014GeV(1018eV/ma)f_a \gtrsim 10^{14} {\rm GeV}\,(10^{-18}{\rm eV}/m_a)。我们采用相对保守的取舍来确立这些普适下界,但也提供可校准以获得更强约束的比例参数,这些参数可用于具体模型并随观测改进而更新。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.01956,
  title  = {Universal lower bound on the axion decay constant from free streaming effects},
  author = {Keisuke Harigaya and Wayne Hu and Rayne Liu and Huangyu Xiao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01956},
  year   = {2025}
}

备注

8 pages, 3 figures. Comments welcome