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Borsanyi, Szabolcs ; Dierigl, M. ; Fodor, Zoltan ; Katz, Sandor D. ; Mages, Simon Wolfgang ; Nogradi, Daniel ; Redondo, J. ; Ringwald, A. ; Szabo, Kalman K.

Axion cosmology, lattice QCD and the dilute instanton gas

Borsanyi, Szabolcs, Dierigl, M., Fodor, Zoltan, Katz, Sandor D., Mages, Simon Wolfgang, Nogradi, Daniel, Redondo, J., Ringwald, A. und Szabo, Kalman K. (2015) Axion cosmology, lattice QCD and the dilute instanton gas. Physics Letters B 2017 (752), S. 175-181.

Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 14 Jan 2016 12:59
Artikel
DOI zum Zitieren dieses Dokuments: 10.5283/epub.33178

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Zusammenfassung

Axions are one of the most attractive dark matter candidates. The evolution of their number density in the early universe can be determined by calculating the topological susceptibility χ(T) of QCD as a function of the temperature. Lattice QCD provides an ab initio technique to carry out such a calculation. A full result needs two ingredients: physical quark masses and a controlled continuum ...

Axions are one of the most attractive dark matter candidates. The evolution of their number density in the early universe can be determined by calculating the topological susceptibility χ(T) of QCD as a function of the temperature. Lattice QCD provides an ab initio technique to carry out such a calculation. A full result needs two ingredients: physical quark masses and a controlled continuum extrapolation from non-vanishing to zero lattice spacings. We determine χ(T) in the quenched framework (infinitely large quark masses) and extrapolate its values to the continuum limit. The results are compared with the prediction of the dilute instanton gas approximation (DIGA). A nice agreement is found for the temperature dependence, whereas the overall normalization of the DIGA result still differs from the non-perturbative continuum extrapolated lattice results by a factor of order ten. We discuss the consequences of our findings for the prediction of the amount of axion dark matter.



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    Details

    DokumentenartArtikel
    Titel eines Journals oder einer ZeitschriftPhysics Letters B
    Verlag:Elsevier
    Band:2017
    Nummer des Zeitschriftenheftes oder des Kapitels:752
    Seitenbereich:S. 175-181
    Datum11 November 2015
    Zusätzliche Informationen (Öffentlich)SCOAP3
    InstitutionenNicht ausgewählt
    Identifikationsnummer
    WertTyp
    10.1016/j.physletb.2015.11.020DOI
    Stichwörter / KeywordsAxion dark matter; QCD on the lattice; Instantons
    Dewey-Dezimal-Klassifikation500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
    StatusVeröffentlicht
    BegutachtetJa, diese Version wurde begutachtet
    An der Universität Regensburg entstandenJa
    URN der UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-331781
    Dokumenten-ID33178

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