Axion misalignment driven to the hilltop
Axion misalignment driven to the hilltop
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轴子错位驱动至山顶
DOI：
10.1007/jhep05(2019)163
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发表时间：
2018
影响因子：
5.4
通讯作者：
K. Harigaya
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R. Co;Eric Gonzalez;K. Harigaya
量子色动力学的轴子是一个很有动机的暗物质候选者，而失准机制已知可以再现观测到的丰度，其衰变常数fa = O$$ \mathcal{O} $$（1012）GeV，失准角θmis = O$$ \mathcal{O} $（1）。虽然能量为1012 GeV的轴子在实验上有很大的意义，但未对准机制要求轴子非常接近山顶，即θmis <$π。这种对θmis的特殊选择被理解为对初始条件的微调。本文给出了一类模型中θmis <$π的动力学解释。在早期宇宙中，由于质量的增加，轴子动态地松弛到最小的势能。这个最小值随后被转换成一个山顶，因为当一个贡献变得次显性到另一个相反符号时，理论的CP相位移动了π。我们展示了明确的和可行的例子，在超对称模型中，高维希格斯耦合的暴胀自然实现这两个标准。相关的唯象包括一个非常精确的3 × 109 GeV ~ 1010 GeV的预测，并且没有等曲率扰动。
A bstractThe QCD axion serves as a well-motivated dark matter candidate and the misalignment mechanism is known to reproduce the observed abundance with a decay constant fa ≃ O$$ \mathcal{O} $$(1012) GeV for a misalignment angle θmis ≃ O$$ \mathcal{O} $$(1). While fa ≪ 1012 GeV is of great experimental interest, the misalignment mechanism requires the axion to be very close to the hilltop, i.e. θmis ≃ π. This particular choice of θmis has been understood as fine-tuning the initial condition. We offer a dynamical explanation for θmis ≃ π in a class of models. The axion dynamically relaxes to the minimum of the potential by virtue of an enhanced mass in the early universe. This minimum is subsequently converted to a hilltop because the CP phase of the theory shifts by π when one contribution becomes subdominant to another with an opposite sign. We demonstrate explicit and viable examples in supersymmetric models where the higher dimensional Higgs coupling with the inflaton naturally achieves both criteria. Associated phenomenology includes a strikingly sharp prediction of 3 × 109 GeV ≲ fa ≲ 1010 GeV and the absence of isocurvature perturbation.
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