Tensorinterpretation der BICEP2-Ergebnisse schränkt Axion-Dunkle Materie erheblich ein

Die kürzliche Detektion von B-Modi durch das BICEP2-Experiment hat nicht triviale Implikationen für axionische Dunkle Materie, die sich aus der Kombination der Tensorinterpretation mit isokurvaturbezogenen Einschränkungen aus den Planck-Beobachtungen ableiten. In diesem Brief wird die Messung als Tatsache angesehen, und ihre Implikationen werden in Betracht gezogen, obwohl eine weitere experimentelle Verifizierung erforderlich ist. In den einfachsten Inflationsmodellen impliziert r=0,2 HI=1,1×10(14) GeV. Wenn die Axionzerfalls-Konstante fa1 die theoretische Unsicherheit berücksichtigt. Wenn fa>HI/2π, dann stellen Vakuumschwankungen des Axionfeldes widersprüchliche Anforderungen an axionische DM: Isokurvaturbedingungen erfordern eine DM-Abundanz, die zu gering ist, um erreicht zu werden, wenn die Rückreaktion von Schwankungen einbezogen wird. Hoch-fa QCD-Axionen sind somit ausgeschlossen. Einschränkungen für axionähnliche Teilchen, als Funktion ihrer Masse und DM-Anteil, werden ebenfalls betrachtet. Für schwere Axionen mit ma≳10(-22) eV finden wir Ωa/Ωd≲10(-3), mit stärkeren Einschränkungen für schwerere Axionen. Leichtere Axionen sind jedoch erlaubt und modellunabhängige Einschränkungen aus dem CMB-Temperatur-Leistungspektrum und großen Strukturen sind stärker als die, die durch Tensor-Modi impliziert werden.