<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//ES//DTD journal article DTD version 5.2.0//EN//XML" "art520.dtd"><article xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" docsubtype="fla" xml:lang="en"><item-info><jid>NUPHB</jid><aid>13262</aid><ce:pii>S0550-3213(14)00400-3</ce:pii><ce:doi>10.1016/j.nuclphysb.2014.12.022</ce:doi><ce:copyright type="other" year="2015">The Authors</ce:copyright><ce:doctopics><ce:doctopic id="doc0010"><ce:text>High Energy Physics – Phenomenology</ce:text></ce:doctopic></ce:doctopics><ce:preprint><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1409.4029" id="inf0010"/></ce:preprint></item-info><head><ce:title id="ti0010">An ultra-weak sector, the strong CP problem and the pseudo-Goldstone dilaton</ce:title><ce:author-group id="ag0010"><ce:author id="au0010"><ce:given-name>Kyle</ce:given-name><ce:surname>Allison</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0010" id="crf0010"><ce:sup>a</ce:sup></ce:cross-ref><ce:e-address id="ea0010">k.allison1@physics.ox.ac.uk</ce:e-address></ce:author><ce:author id="au0020"><ce:given-name>Christopher T.</ce:given-name><ce:surname>Hill</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0020" id="crf0020"><ce:sup>b</ce:sup></ce:cross-ref><ce:cross-ref refid="cr0010" id="crf0030"><ce:sup>⁎</ce:sup></ce:cross-ref><ce:e-address id="ea0020">hill@fnal.gov</ce:e-address></ce:author><ce:author id="au0030"><ce:given-name>Graham G.</ce:given-name><ce:surname>Ross</ce:surname><ce:cross-ref refid="aff0010" id="crf0040"><ce:sup>a</ce:sup></ce:cross-ref><ce:e-address id="ea0030">g.ross1@physics.ox.ac.uk</ce:e-address></ce:author><ce:affiliation id="aff0010"><ce:label>a</ce:label><ce:textfn>Department of Theoretical Physics, University of Oxford, 1 Keble Road, Oxford, OX1 3NP, United Kingdom</ce:textfn><sa:affiliation><sa:organization>Department of Theoretical Physics</sa:organization><sa:organization>University of Oxford</sa:organization><sa:address-line>1 Keble Road</sa:address-line><sa:city>Oxford</sa:city><sa:postal-code>OX1 3NP</sa:postal-code><sa:country>United Kingdom</sa:country></sa:affiliation></ce:affiliation><ce:affiliation id="aff0020"><ce:label>b</ce:label><ce:textfn>Fermi National Accelerator Laboratory, P.O. Box 500, Batavia, IL 60510, USA</ce:textfn><sa:affiliation><sa:organization>Fermi National Accelerator Laboratory</sa:organization><sa:address-line>P.O. Box 500</sa:address-line><sa:city>Batavia</sa:city><sa:state>IL</sa:state><sa:postal-code>60510</sa:postal-code><sa:country>USA</sa:country></sa:affiliation></ce:affiliation><ce:correspondence id="cr0010"><ce:label>⁎</ce:label><ce:text>Corresponding author.</ce:text></ce:correspondence></ce:author-group><ce:date-received day="18" month="9" year="2014"/><ce:date-revised day="11" month="12" year="2014"/><ce:date-accepted day="23" month="12" year="2014"/><ce:miscellaneous id="ms0010">Editor: Hong-Jian He</ce:miscellaneous><ce:abstract id="ab0010"><ce:section-title id="st0010">Abstract</ce:section-title><ce:abstract-sec id="as0010"><ce:simple-para id="sp0010">In the context of a Coleman–Weinberg mechanism for the Higgs boson mass, we address the strong CP problem. We show that a DFSZ-like invisible axion model with a gauge-singlet complex scalar field <ce:italic>S</ce:italic>, whose couplings to the Standard Model are naturally ultra-weak, can solve the strong CP problem and simultaneously generate acceptable electroweak symmetry breaking. The ultra-weak couplings of the singlet <ce:italic>S</ce:italic> are associated with underlying approximate shift symmetries that act as custodial symmetries and maintain technical naturalness. The model also contains a very light pseudo-Goldstone dilaton that is consistent with cosmological Polonyi bounds, and the axion can be the dark matter of the universe. We further outline how a SUSY version of this model, which may be required in the context of Grand Unification, can avoid introducing a hierarchy problem.</ce:simple-para></ce:abstract-sec></ce:abstract></head><body><ce:sections><ce:section id="se0010" role="introduction"><ce:label>1</ce:label><ce:section-title id="st0020">Introduction</ce:section-title><ce:para id="pr0010">In a recent paper <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0050">[1]</ce:cross-ref> we discussed the possibility that new gauge singlet fields can have natural ultra-weak couplings amongst themselves and to Standard Model (SM) fields. The ultra-weak couplings, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, are protected by shift symmetries that are exact in the limit <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si2.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> and act as a custodial symmetry. This ensures that the couplings are technically natural (a similar proposal has also appeared in <ce:cross-ref refid="br0020" id="crf0060">[2]</ce:cross-ref>). In the context of a very simple extension of the SM involving an ultra-weakly coupled real scalar field, we showed that a very large vacuum expectation value (VEV) of the scalar field can be generated. This, in turn, induces electroweak (EW) symmetry breaking through the Higgs portal coupling. The large VEV of the scalar field is generated through Coleman–Weinberg (CW) symmetry breaking <ce:cross-ref refid="br0030" id="crf0070">[3]</ce:cross-ref> under the assumption that the renormalised mass terms of the Higgs and ultra-weak field are zero.<ce:cross-ref refid="fn0010" id="crf0080"><ce:sup>1</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0010"><ce:label>1</ce:label><ce:note-para id="np0010">In a field theoretic context, the radiative corrections to the Higgs mass that are quadratically dependent on the loop integral cut-off scale are not physically meaningful as only the renormalised <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si3.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, the sum of the radiative corrections and the mass counter term, is measurable.</ce:note-para></ce:footnote></ce:para><ce:para id="pr0020">This “classical scale invariance” approach to the Higgs mass is essentially empirical, following from the experimental observation of the low mass Higgs boson. Scale invariance can be viewed as a symmetry of a pure <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si4.gif"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SU</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>×</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">SU</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> SM <ce:cross-ref refid="br0040" id="crf0090">[4]</ce:cross-ref>, but it would be expected to be broken in the real world when including GUT, gravitational, or any new threshold effects below the scale at which the SM couplings are defined (<ce:italic>e.g.</ce:italic>, <ce:cross-refs refid="br0050 br0060" id="crs0010">[5,6]</ce:cross-refs>). However, the existence of the fundamental spin-0 Higgs boson makes it interesting to examine the possibility that the lower-dimension operators, <ce:italic>i.e.</ce:italic>, the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si5.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math> renormalised boson mass terms (and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si6.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> cosmological constant), are absent in the Lagrangian — perhaps as the result of a deeper classical scale invariance of the underlying theory.<ce:cross-ref refid="fn0020" id="crf0100"><ce:sup>2</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0020"><ce:label>2</ce:label><ce:note-para id="np0020">The <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si5.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si6.gif"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math> terms are special in the sense that if set to zero at a high scale they remain zero in the absence of spontaneous symmetry breaking, raising the possibility that classical scale invariance is an emergent symmetry at a high scale.</ce:note-para></ce:footnote> The physical Higgs mass can then be generated by an infrared instability involving new physics.</ce:para><ce:para id="pr0030">Whether or not the CW mechanism applies to the Higgs boson is a phenomenological question that has been explored in a large number of recent papers <ce:cross-refs refid="br0070 br0080" id="crs0020">[7,8]</ce:cross-refs>. However, none of the CW-Higgs models to date have addressed the strong CP problem. We consider this to be an important issue. The usual “invisible” axion solution involves a new SM singlet scalar field <ce:italic>S</ce:italic> that carries a global charge under the Peccei–Quinn (PQ) symmetry <ce:cross-ref refid="br0090" id="crf0110">[9]</ce:cross-ref> and develops a very large VEV. Clearly it is important that the coupling of this field to the Higgs boson does not generate an unacceptably large contribution to the Higgs mass. In this paper, we show that the spontaneous breaking of the PQ symmetry in an ultra-weak sector via the CW mechanism can lead to an acceptable Higgs boson mass while solving the strong CP problem.</ce:para><ce:para id="pr0040">There have been two main suggestions for the nature of the PQ symmetry and the origin of the axion. The DFSZ axion <ce:cross-ref refid="br0100" id="crf0120">[10]</ce:cross-ref> extends the Higgs sector to include a second Higgs doublet as well as the complex SM singlet scalar field <ce:italic>S</ce:italic>. The Higgs doublets and the singlet field are charged under the PQ symmetry. The KSVZ axion <ce:cross-ref refid="br0110" id="crf0130">[11]</ce:cross-ref> postulates that the Standard Model fields are singlets under the PQ symmetry and requires the addition of a “heavy” quark that carries non-zero PQ charge and couples to <ce:italic>S</ce:italic>. In both cases the axion is identified with the phase of <ce:italic>S</ce:italic> while its modulus is identified with a light pseudo-dilaton.<ce:cross-ref refid="fn0030" id="crf0140"><ce:sup>3</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0030"><ce:label>3</ce:label><ce:note-para id="np0030">The large <ce:italic>S</ce:italic> VEV provides the dominant source of scale breaking, hence the identification of the modulus of <ce:italic>S</ce:italic> with the pseudo-dilaton.</ce:note-para></ce:footnote></ce:para><ce:para id="pr0050">The origin of a light pseudo-dilaton state can be traced to the ultra-weak couplings of the <ce:italic>S</ce:italic> field, which are needed to avoid generating an unacceptably large mass for the Higgs and to enable CW breaking to generate the EW scale. Such small couplings are natural due to the underlying shift symmetry of <ce:italic>S</ce:italic> in the limit its couplings are zero. As a result, these couplings are multiplicatively renormalised in the absence of gravity and there is no underlying expectation for their magnitude. Gravitational effects will generate <ce:italic>S</ce:italic> couplings, but these may also be small due to the shift symmetry. Phenomenologically, the axion acquires its mass via the usual QCD effects <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si7.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">QCD</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si8.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the axion decay constant for a domain wall number <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si9.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, while the dilaton acquires a mass through mixing with the Higgs of order <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si10.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Indeed, the observation of the pseudo-dilaton together with the axion would provide a smoking gun for this kind of ultra-weak mechanism.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0020"><ce:label>2</ce:label><ce:section-title id="st0030">Electroweak breaking via the Coleman–Weinberg mechanism</ce:section-title><ce:section id="se0030"><ce:label>2.1</ce:label><ce:section-title id="st0040">The DFSZ model</ce:section-title><ce:para id="pr0060">We consider the DFSZ model, which has two Higgs doublets, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si11.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, whose neutral components couple to the up and down quarks respectively and generate their masses. We also include the complex singlet, <ce:italic>S</ce:italic>, which carries only the global PQ charge. The most general classically scale invariant potential for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si11.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>S</ce:italic>, consistent with the PQ symmetry, has the form:<ce:display><ce:formula id="fm0010"><ce:label>(1)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si12.gif"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">†</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>†</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where the fields <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si11.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <ce:italic>S</ce:italic> are parametrised as<ce:display><ce:formula id="fm0020"><ce:label>(2)</ce:label><ce:formula id="fm0030"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si13.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0040"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si14.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display> with real moduli, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si15.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si16.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si18.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si19.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si20.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. We simplify the model by taking <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si21.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>; <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si22.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> will be generated by gauge interactions, but it remains negligibly small <ce:cross-ref refid="br0080" id="crf0150">[8]</ce:cross-ref>. We also consider the parameter range for which <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si23.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is small and can be treated as a perturbation, thereby allowing for an analytic solution to the minimisation conditions. A more complete study will require a numerical analysis.</ce:para><ce:para id="pr0070">There are two ways in which CW breaking can proceed. In the first, the dominant CW potential term is proportional to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si24.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> and the interaction with the second Higgs field drives the quartic coefficient of the first Higgs field negative at some scale. This limit is equivalent to that studied in <ce:cross-ref refid="br0080" id="crf0170">[8]</ce:cross-ref>. This requires such a large <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si25.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> that there is a Landau pole in the ∼10–100 TeV range. To avoid the appearance of a low-lying Landau pole, we therefore turn to the second possibility in which <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si25.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is negligible and EW breaking is triggered by the VEV of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si26.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> mass squared is then <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si27.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> and is driven negative by assuming <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0080">To discuss this latter possibility, consider the terms with coefficients <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0010" id="crf0180">(1)</ce:cross-ref>. The VEV <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> gives the axion decay constant <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si30.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math> (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si31.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math> in this model) and hence <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si32.gif"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext><mml:mo>≲</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:math>. The singlet couplings <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si33.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> must therefore be very small: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si34.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si35.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the observed Higgs mass. For CW breaking to proceed, it is necessary for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si36.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> to be even smaller: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si37.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. As mentioned above, this region of parameter space is natural since the couplings <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are forbidden in the shift symmetry limit, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si38.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>δ</mml:mi></mml:math> <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0190">[1]</ce:cross-ref>, and thus are multiplicatively renormalised. The stronger constraint on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si36.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is consistent with radiative corrections, as can be seen by noting the couplings are also forbidden by a partial scale symmetry <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si39.gif"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math>, where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si33.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> scale as <ce:italic>λ</ce:italic> while <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si36.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> scales as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si40.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. If the symmetry is broken (perhaps by gravity) by a term scaling as <ce:italic>λ</ce:italic>, the relative ordering of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si36.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> results.</ce:para><ce:para id="pr0090">Even though the <ce:italic>S</ce:italic> couplings are all extremely small, CW breaking in the <ce:italic>S</ce:italic> sector is still possible. It is convenient to consider the phenomenologically relevant limit in which the term proportional to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si41.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> provides the dominant CW term. It is in this limit that the additional Higgs states coming from the second Higgs doublet are heavy enough to have escaped detection to date <ce:cross-ref refid="br0130" id="crf0200">[12]</ce:cross-ref>.<ce:cross-ref refid="fn0040" id="crf0210"><ce:sup>4</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0040"><ce:label>4</ce:label><ce:note-para id="np0040">We treat the effect of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si42.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> term perturbatively as it drives the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si43.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> VEV, which we have assumed to be in the perturbative regime.</ce:note-para></ce:footnote> In this limit the potential, including the dominant one-loop correction, can be written as:<ce:display><ce:formula id="fm0050"><ce:label>(3)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si44.gif"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>64</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si45.gif"><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si46.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, and <ce:italic>M</ce:italic> is the scale at which the couplings are defined. This has a minimum at (minimisation of a similar single Higgs potential is discussed in <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0220">[1]</ce:cross-ref>):<ce:display><ce:formula id="fm0060"><ce:label>(4)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si47.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="2em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Finally, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si23.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is driven by the term proportional to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si42.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0010" id="crf0230">(1)</ce:cross-ref>, giving:<ce:display><ce:formula id="fm0070"><ce:label>(5)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si48.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0100">In the region of parameter space considered here, mixing between states is small and the observed Higgs <ce:italic>h</ce:italic> is approximately <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si15.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Similarly, the other neutral Higgs <ce:italic>H</ce:italic> and the pseudo-dilaton are approximately <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si16.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, respectively. Then a straightforward calculation gives:<ce:display><ce:formula id="fm0080"><ce:label>(6)</ce:label><ce:formula id="fm0090"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si49.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0100"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si50.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0110"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si51.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0110">Determining the charged Higgs masses is more subtle as they only acquire mass via the term proportional to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si42.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0010" id="crf0240">(1)</ce:cross-ref>. This happens because all the other terms are functions of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si52.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si53.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, so:<ce:display><ce:formula id="fm0120"><ce:label>(7)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si54.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> As a result, we find the “uneaten” charged Higgs state has a mass:<ce:display><ce:formula id="fm0130"><ce:label>(8)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si55.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Finally we turn to the phases of the fields. One combination,<ce:display><ce:formula id="fm0140"><ce:label>(9)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si56.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> provides the longitudinal component of the <ce:italic>Z</ce:italic> boson. An orthogonal combination given by:<ce:display><ce:formula id="fm0150"><ce:label>(10)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si57.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where:<ce:display><ce:formula id="fm0160"><ce:label>(11)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si58.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> gets mass from the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si42.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> term. Its mass is given by:<ce:display><ce:formula id="fm0170"><ce:label>(12)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si59.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> The orthogonal state to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si60.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si61.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the axion. The axion only gets its mass from QCD effects, as usual.</ce:para><ce:para id="pr0120">To summarise, we have (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si28.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>):<ce:display><ce:formula id="fm0180"><ce:label>(13)</ce:label><ce:formula id="fm0190"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si62.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula><ce:formula id="fm0200"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si63.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:formula></ce:display></ce:para></ce:section><ce:section id="se0040"><ce:label>2.2</ce:label><ce:section-title id="st0050">The KSVZ model</ce:section-title><ce:para id="pr0130">In the KSVZ model, the SM states are PQ singlets. However, the SM singlet field <ce:italic>S</ce:italic> interacts with some new heavy quark <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si64.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, which is vector-like with respect to the SM gauge group but carry PQ charge, via the Yukawa interaction<ce:display><ce:formula id="fm0210"><ce:label>(14)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si65.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">KSVZ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">†</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Imposing classical scale invariance, the scalar potential has the relatively simple form<ce:display><ce:formula id="fm0220"><ce:label>(15)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si66.gif"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <ce:italic>H</ce:italic> is the SM Higgs doublet.</ce:para><ce:para id="pr0140">Following from the non-observation of additional coloured states up to the TeV range and the need to keep the Higgs light, one sees from Eqs. <ce:cross-ref refid="fm0210" id="crf0250">(14)</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="fm0220" id="crf0260">(15)</ce:cross-ref> that the largest coupling to the <ce:italic>S</ce:italic> field is <ce:italic>f</ce:italic> and the associated dominant loop correction to the <ce:italic>S</ce:italic> potential involves the new heavy quark. As a result, the loop correction contributes to the potential with a relative minus sign compared to that of Eq. <ce:cross-ref refid="fm0050" id="crf0270">(3)</ce:cross-ref> in the DFSZ case. This does <ce:italic>not</ce:italic> give rise to one-loop EW breaking because, if it triggers EW breaking, it drives the Higgs VEV to an unacceptably large scale. Avoiding this problem requires an additional CW radiative correction with the opposite sign to dominate. Such a term could arise if there are additional SM singlet fields. It could also possibly be engineered at the two-loop level by fermion loops, similar to a model discussed in <ce:cross-ref refid="br0080" id="crf0280">[8]</ce:cross-ref>. We do not explore these possibilities further here.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0050"><ce:label>3</ce:label><ce:section-title id="st0060">Phenomenological implications</ce:section-title><ce:para id="pr0150">The DFSZ model requires the extension of the SM spectrum to include a second doublet of Higgs fields and a complex singlet <ce:italic>S</ce:italic> which contains the axion <ce:italic>a</ce:italic> and the pseudo-dilaton <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. The ultra-weak couplings <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> ensure that for collider experiments the phenomenology of the model is just that of the Type II two Higgs doublet model (2HDM) with the common mass scale of the additional Higgs states <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si67.gif"><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:math> determined by the ratio <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si68.gif"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>. In the 2HDM, additional Higgs states with masses of roughly 350 GeV or above, which corresponds to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si69.gif"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>≳</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math>, are allowed in significant regions of parameter space <ce:cross-ref refid="br0130" id="crf0290">[12]</ce:cross-ref>.<ce:cross-ref refid="fn0050" id="crf0300"><ce:sup>5</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0050"><ce:label>5</ce:label><ce:note-para id="np0050">Note that the convention in studying the Type II 2HDM is to have <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si43.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> couple to the up-type quarks rather than <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si26.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. Therefore when applying 2HDM limits to this model, one should use the definition <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si70.gif"><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> rather than the usual <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si71.gif"><mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:note-para></ce:footnote></ce:para><ce:para id="pr0160">At the same time, an approximate upper bound <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si72.gif"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math> comes from the requirement that one does not re-introduce the little hierarchy problem due to the coupling between the light and heavy Higgs sectors. This requires the masses of the heavy Higgs states to be smaller than <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si73.gif"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>600</mml:mn><mml:mtext> GeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0170">In the usual implementation of the DFSZ model, the pseudo-dilaton <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is very heavy with a mass of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si74.gif"><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. The novel feature of the model discussed here is that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is very light. From Eqs. <ce:cross-ref refid="fm0060" id="crf0310">(4)</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="fm0080" id="crf0320">(6)</ce:cross-ref>, we have:<ce:display><ce:formula id="fm0230"><ce:label>(16)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si75.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1.6</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> and hence from Eqs. <ce:cross-ref refid="fm0060" id="crf0330">(4)</ce:cross-ref> and <ce:cross-ref refid="fm0180" id="crf0340">(13)</ce:cross-ref>:<ce:display><ce:formula id="fm0240"><ce:label>(17)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si76.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> eV</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Since the pseudo-dilaton is light and couples to quarks through its mixing with the SM Higgs, one way to detect it is through fifth force experiments. However, using the estimate for the coupling strength of the pseudo-dilaton to protons:<ce:display><ce:formula id="fm0250"><ce:label>(18)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si77.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></ce:formula></ce:display> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si78.gif"><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for the effective range of the dilaton exchange force, it can be seen that the pseudo-dilaton lies outside the region excluded by Casimir-force and neutron scattering experiments <ce:cross-ref refid="br0140" id="crf0710">[13]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0180">The axion couples to electromagnetic fields through the axial anomaly in the usual way, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si79.gif"><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>˜</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>. Likewise, the dilaton couples as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si80.gif"><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>, with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si81.gif"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>. A detailed analysis of the detectability and limits from the electromagnetic coupling for the dilaton goes beyond the scope of this paper. It is possible that future terrestrial “5th-force”, nuclear and RF-cavity experiments can be devised to look for the pseudo-dilaton directly, but this remains unexplored. It is possible that future terrestrial experiments can be devised to look for the pseudo-dilaton directly, but this remains unexplored. At present, the only way to constrain the pseudo-dilaton is through its cosmological influences, which we turn to a discussion of now.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0060"><ce:label>4</ce:label><ce:section-title id="st0070">Cosmology of the pseudo-dilaton</ce:section-title><ce:para id="pr0190">If the <ce:italic>S</ce:italic> field acquires its VEV before inflation, the energy density of the pseudo-dilaton will be diluted away. This is the case if the dilaton mass is larger than the Hubble parameter during inflation, which requires a low scale of inflation:<ce:display><ce:formula id="fm0260"><ce:label>(19)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si82.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">inf</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≲</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> GeV</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> and if the reheat temperature is sufficiently low such that the PQ symmetry is not restored after inflation. On the other hand, if the PQ symmetry breaking occurs after inflation, there will be energy stored in the dilaton potential that will be released after inflation (the Polonyi problem <ce:cross-ref refid="br0150" id="crf0350">[14]</ce:cross-ref>) in the form of dilaton oscillations. We shall consider both cases in turn, starting with the latter case.</ce:para><ce:section id="se0070"><ce:label>4.1</ce:label><ce:section-title id="st0080">High scale inflation</ce:section-title><ce:para id="pr0200">The energy stored in the dilaton potential depends on the initial value (VEV) of the dilaton. For the case that the Hubble parameter during inflation is much larger than the dilaton mass, the dilaton will perform a random walk of step length <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si83.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">inf</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:math> in each Hubble time. The maximum dilaton energy corresponds to the largest initial value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si84.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:math>, which in turn corresponds to the case of the maximum Hubble parameter during inflation, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si85.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">inf</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, consistent with the BICEP2 result <ce:cross-ref refid="br0160" id="crf0360">[15]</ce:cross-ref>. To be conservative, let us consider this extreme case since all others will have a smaller amount of energy stored in the dilaton and will be more weakly constrained. For 70 e-folds of inflation, one may expect the initial value of the dilaton field to be given by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si86.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0210">After inflation and reheat, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si84.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:math> begins to oscillate when its effective mass becomes larger than the Hubble parameter. In the presence of a thermal bath, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> obtains a large thermal mass <ce:cross-ref refid="br0170" id="crf0380">[16]</ce:cross-ref><ce:display><ce:formula id="fm0270"><ce:label>(20)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si88.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">th</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>6</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where we have neglected all but the largest coupling of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si17.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> to thermalised particles. For a sufficiently high reheat temperature, the thermal mass <ce:cross-ref refid="fm0270" id="crf0390">(20)</ce:cross-ref> dominates the dilaton potential and the dilaton oscillates about a zero VEV when it begins to roll. The roll begins when <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si89.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">th</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:math>, corresponding to the temperature<ce:display><ce:formula id="fm0280"><ce:label>(21)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si90.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>roll</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> GeV</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0220">As the universe expands, the energy density in the dilaton at the beginning of the roll,<ce:display><ce:formula id="fm0290"><ce:label>(22)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si91.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>roll</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>roll</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> redshifts as radiation, <ce:italic>i.e.</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si92.gif"><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> <ce:cross-ref refid="br0170" id="crf0400">[16]</ce:cross-ref>. This is faster than the matter redshift that one might expect because the temperature-dependent thermal mass also redshifts. As the temperature drops down to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si93.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, the thermal mass of the dilaton becomes comparable in size to the 1-loop term in the potential <ce:cross-ref refid="fm0050" id="crf0410">(3)</ce:cross-ref> and the minimum at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si94.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> appears. However, the tunnelling rate to the true vacuum is low and the dilaton continues to oscillate about a zero VEV.<ce:cross-ref refid="fn0060" id="crf0420"><ce:sup>6</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0060"><ce:label>6</ce:label><ce:note-para id="np0060">The amplitude of the oscillations scales ∝<ce:italic>T</ce:italic> from its initial value <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si95.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si96.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>roll</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math>. At <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si93.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, the amplitude of the oscillations is also too small to reach the minimum at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>.</ce:note-para></ce:footnote></ce:para><ce:para id="pr0230">As the temperature of the universe drops below <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si97.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> the energy density of the universe is dominated by the potential energy in the Higgs and dilaton fields, giving rise to a period of thermal inflation which continues until the EW symmetry is ultimately broken. This occurs at the temperature when QCD becomes non-perturbative and drives the quark condensate, which in turn gives masses of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si98.gif"><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext> MeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> to the W and Z bosons as well as the Higgs. Once the temperature drops below the masses of these bosons, the stabilising thermal mass term for the dilaton rapidly vanishes due to the Boltzmann suppression <ce:cross-ref refid="br0170" id="crf0430">[16]</ce:cross-ref> and the dilaton rolls to its true zero-temperature minimum at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, giving the EW and Higgs bosons, as well as the rest of the SM particles, their correct zero-temperature masses. Thermal inflation thus stops after approximately <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si99.gif"><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> GeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>200</mml:mn><mml:mtext> MeV</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math> e-folds of inflation.<ce:cross-ref refid="fn0070" id="crf0440"><ce:sup>7</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0070"><ce:label>7</ce:label><ce:note-para id="np0070">Note that the fluctuations of the dilaton during thermal inflation, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si100.gif"><mml:mi>δ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">inf</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, are too small to displace the dilaton away from zero.</ce:note-para></ce:footnote> This short period of thermal inflation does not affect the density perturbations coming from the initial stage of slow-roll inflation and still allows for successful baryogenesis.</ce:para><ce:para id="pr0240">Once EW symmetry is broken, the potential energy in the Higgs field reheats the thermal plasma. Since the Higgs' couplings to the plasma are <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si101.gif"><mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>, the reheating is efficient and gives a reheat temperature of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si102.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">reh</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>. Meanwhile, the potential energy in the dilaton,<ce:display><ce:formula id="fm0300"><ce:label>(23)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si103.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>256</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>64</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> is released as a coherent oscillation of the field that redshifts as matter, <ce:italic>i.e.</ce:italic> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si104.gif"><mml:mo>∝</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0250">It is worth emphasising that the relatively low scale of electroweak breaking <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si105.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">QCD</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is a consequence of the fact that thermal effects keep the initial vevs of the Higgs and dilaton vevs displaced from their zero-temperature values. However, once they roll to the zero temperature minima their vevs remain large during reheating to temperatures of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si106.gif"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> due to the large potential barrier that develops. Thus neither the Higgs reheating process nor the coherent oscillation of the dilaton restore the thermally-induced minimum at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si107.gif"><mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>.</ce:para><ce:para id="pr0260">The energy density <ce:cross-ref refid="fm0300" id="crf0450">(23)</ce:cross-ref> is large enough that it will quickly dominate the energy density of the universe, thereby ruining late-time cosmology, unless it is somehow dissipated. This indeed happens because of a resonant enhancement of the scattering rate of the coherent state of zero momentum oscillating dilatons on the thermal background.</ce:para><ce:para id="pr0270">To illustrate this consider the process <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si108.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mtext>SM states</mml:mtext></mml:math> involving the scattering of the dilaton off the distribution of charm quarks. Since the dilaton mass is so small, the intermediate <ce:italic>c</ce:italic> is nearly on-shell and its propagator is dominated by its thermal width <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si109.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>192</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>.<ce:cross-ref refid="fn0080" id="crf0460"><ce:sup>8</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0080"><ce:label>8</ce:label><ce:note-para id="np0080">Here we neglect the finite temperature corrections and use the zero temperature width. This is valid for temperatures <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si110.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≲</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, at which the dissipation rate is sufficiently large anyway.</ce:note-para></ce:footnote> Since this width is small, there is an enhancement of the scattering rate that leads to a thermal dissipation rate of the dilaton given by <ce:cross-refs refid="br0180 br0190" id="crs0030">[17,18]</ce:cross-refs><ce:display><ce:formula id="fm0310"><ce:label>(24)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si111.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> This rate exceeds the Hubble expansion rate <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si112.gif"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pl</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> over some range of temperatures <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si113.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≲</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si114.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>. Thus the dilaton oscillations are dissipated for all <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> of interest.</ce:para><ce:para id="pr0280">Note that the inverse dilaton production processes, such as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si115.gif"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:math> where <ce:italic>g</ce:italic> is a gluon and <ce:italic>q</ce:italic> is a thermalised quark, do not have a resonant enhancement because none of the reactants are zero momentum coherent states. Due to the low reheat temperature <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si102.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">reh</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, the number density of the top quark is exponentially suppressed and it is the bottom quark scattering that gives the largest rate of dilaton production.<ce:cross-ref refid="fn0090" id="crf0470"><ce:sup>9</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0090"><ce:label>9</ce:label><ce:note-para id="np0090">Resonantly enhanced scattering processes such as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si116.gif"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:math> from the zero momentum state itself must also be considered as sources of dilaton production <ce:cross-ref refid="br0190" id="crf0720">[18]</ce:cross-ref>. However, the rate of such processes are suppressed relative to <ce:cross-ref refid="fm0310" id="crf0490">(24)</ce:cross-ref> by a factor of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si117.gif"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and hence they are negligibly small.</ce:note-para></ce:footnote> An estimate of this rate for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si118.gif"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≳</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is:<ce:display><ce:formula id="fm0320"><ce:label>(25)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si119.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">prod</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> which produces a dilaton population:<ce:display><ce:formula id="fm0330"><ce:label>(26)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si120.gif"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">eq</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">prod</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>0.4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> If the dilaton is sufficiently long lived, it is non-relativistic today with an abundance:<ce:display><ce:formula id="fm0340"><ce:label>(27)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si121.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> To constitute dark matter, however, the dilaton must be stable on cosmological timescales. The dominant direct decay mode of the dilaton is to two axions with the decay rate:<ce:display><ce:formula id="fm0350"><ce:label>(28)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si122.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>64</mml:mn><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> giving a lifetime:<ce:display><ce:formula id="fm0360"><ce:label>(29)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si123.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>3.4</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> Constraints on decaying dark matter require the lifetime to be on the order of 100 Gyr (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si124.gif"><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:math>) or longer <ce:cross-ref refid="br0200" id="crf0480">[19]</ce:cross-ref>. Thus for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si125.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> for which a significant dilaton population is produced, the dilaton is unstable on cosmological time scales and cannot be dark matter. Conversely, for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si126.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≳</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> for which the dilaton is sufficiently stable, dilaton production is negligible.</ce:para><ce:para id="pr0290">The axion, however, provides a very plausible cold dark matter candidate. The energy density in the coherent oscillations (zero mode) of the axion through vacuum realignment is <ce:cross-ref refid="br0210" id="crf0510">[20]</ce:cross-ref>:<ce:display><ce:formula id="fm0370"><ce:label>(30)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si127.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Ω</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn>0.236</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si31.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math> for this model, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si128.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is the initial misalignment angle, and the function <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si129.gif"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> encodes the anharmonic effect. Meanwhile, the higher momentum axion modes and the axions produced in the decay of strings and domain walls contribute a comparable amount to the energy density as vacuum realignment <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0520">[21]</ce:cross-ref>. For <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si130.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, the axion can therefore provide all of the dark matter.</ce:para><ce:para id="pr0300">There remains the question of how an unacceptable energy density from the domain walls produced after the PQ breaking transition can be avoided. Since <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si31.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math>, the energy density in stable domain walls is many orders greater than the critical energy density for closing the universe and completely unacceptable. However, small PQ breaking can cause the walls to decay and hence avoid the problem while preserving the axion solution to the strong CP problem. To see how this can happen, we note that the most general potential <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si131.gif"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> includes the terms <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si132.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">†</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">†</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math> that break the PQ symmetry and splits the degeneracy of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si133.gif"><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">DW</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> discrete symmetry that leads to the domain wall problem. Note that these couplings multiplicatively renormalise and so, following the discussion above, we conclude they can naturally be arbitrarily small. Indeed, with PQ breaking of a similar magnitude to scale breaking (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si134.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>) these terms are in the range needed to solve the domain wall problem without disturbing the axion solution of the strong CP problem <ce:cross-ref refid="br0230" id="crf0530">[22]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0310">In summary, the large thermal mass of the dilaton produces a period of thermal inflation with approximately 5 e-folds after the usual slow roll inflation. For all <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> of interest, the interactions of the light dilaton with the thermal bath dissipate the energy in its coherent oscillations. A significant relativistic population of dilatons is produced in the region of parameter space with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si135.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>, but the dilaton is too short-lived in this region to be dark matter; the dilaton can therefore only have a negligible contribution to dark matter. The axion, however, can comprise all of the dark matter for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si130.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0080"><ce:label>4.2</ce:label><ce:section-title id="st0090">Low scale inflation</ce:section-title><ce:para id="pr0320">In the case that Eq. <ce:cross-ref refid="fm0260" id="crf0540">(19)</ce:cross-ref> is satisfied and the reheat temperature is sufficiently low (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si136.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">reh</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math>) that the dilaton does not obtain a thermal mass that forces it to roll to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si137.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>, the PQ symmetry remains broken during and after slow roll inflation. As a result, the energy density in the dilaton oscillations are driven exponentially small and the axion field gets homogenised by the expansion of the universe during the inflationary phase, thereby preventing the formation of domain walls <ce:cross-ref refid="br0220" id="crf0550">[21]</ce:cross-ref>. The usual result <ce:cross-ref refid="fm0370" id="crf0560">(30)</ce:cross-ref> for the axion contribution to the energy density from vacuum realignment still holds<ce:cross-ref refid="fn0100" id="crf0570"><ce:sup>10</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0100"><ce:label>10</ce:label><ce:note-para id="np0100">The contribution from the quantum fluctuations of the axion field during inflation, which are included by making the replacement <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si138.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0370" id="crf0580">(30)</ce:cross-ref> where <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si139.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> <ce:cross-ref refid="br0210" id="crf0590">[20]</ce:cross-ref>, are negligible for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si140.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> satisfying Eq. <ce:cross-ref refid="fm0260" id="crf0600">(19)</ce:cross-ref>.</ce:note-para></ce:footnote> and the axion can provide all of the dark matter for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si130.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si141.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>.<ce:cross-ref refid="fn0110" id="crf0610"><ce:sup>11</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0110"><ce:label>11</ce:label><ce:note-para id="np0110">As discussed in <ce:cross-ref refid="br0210" id="crf0620">[20]</ce:cross-ref>, with moderate fine-tuning to give <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si142.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi></mml:math>, the axion can provide all of the dark matter for smaller values <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> due to the anharmonic effect.</ce:note-para></ce:footnote> The dilaton, however, never plays a significant role in cosmology.</ce:para></ce:section></ce:section><ce:section id="se0090"><ce:label>5</ce:label><ce:section-title id="st0100">An ultra-weak DFSZ SUSY model</ce:section-title><ce:para id="pr0330">Classical scale invariance of the low-energy theory does not apply if there are heavy states coupled to the Higgs, such as Grand Unified states, with mass below the scale at which the SM couplings are defined. These introduce radiative contributions to the Higgs mass that are proportional to the mass of the heavy GUT states. Unlike the radiative corrections to mass simply proportional to the cut-off scale, these GUT corrections involve a logarithmic dependence on the scale at which they are measured and thus are physical. To avoid the hierarchy problem, the model discussed above must therefore not have a stage of Grand Unification.</ce:para><ce:para id="pr0340">It <ce:italic>is</ce:italic> possible to include a stage of Grand Unification in a scale invariant theory by super-symmetrising the model so that the contribution to the Higgs mass coming from interactions with the heavy GUT states, although present, are acceptably small. As we sketch below, CW breaking in the ultra-weak sector associated with the axion can readily be extended to a supersymmetric theory.</ce:para><ce:para id="pr0350">The states of the DFSZ model neatly correspond to the non-SUSY states of the (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si143.gif"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>) NMSSM, so a supersymmetric version of the model can be constructed easily. After imposing the PQ symmetry, the allowed couplings are more restricted than those of the NMSSM and correspond to those recently discussed in <ce:cross-ref refid="br0240" id="crf0630">[23]</ce:cross-ref>. The only term in the superpotential <ce:italic>W</ce:italic> involving the <ce:italic>S</ce:italic> field is:<ce:display><ce:formula id="fm0380"><ce:label>(31)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si144.gif"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display> where the scalar components of the super fields <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si145.gif"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si146.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> are the <ce:italic>S</ce:italic> field and the Higgs doublets.</ce:para><ce:para id="pr0360">Due to the constraints of supersymmetry, the model is classically scale invariant in the absence of SUSY breaking. We are interested in the case that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si147.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is ultra-weak, which is natural due to the underlying shift symmetry when <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si147.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> is zero. Allowing for SUSY breaking, the only other terms involving just these fields are the soft terms<ce:cross-ref refid="fn0120" id="crf0640"><ce:sup>12</ce:sup></ce:cross-ref><ce:footnote id="fn0120"><ce:label>12</ce:label><ce:note-para id="np0120">Soft terms can be generated in a classically scale invariant theory through spontaneous breaking, for example via gaugino condensation.</ce:note-para></ce:footnote>:<ce:display><ce:formula id="fm0390"><ce:label>(32)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si148.gif"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true" maxsize="2.4ex" minsize="2.4ex">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">cl</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></ce:formula></ce:display></ce:para><ce:para id="pr0370">The quartic scalar terms coming from Eq. <ce:cross-ref refid="fm0380" id="crf0650">(31)</ce:cross-ref> are positive semi definite, so the only possibility for dynamical SUSY breaking is through the soft terms. Including radiative corrections, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si149.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> can be driven negative by radiative corrections proportional to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si150.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math>. This triggers <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si29.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> at a scale close to the point at which the mass is zero, which can be very large, as required. However, this requires that the starting value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si149.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> should be ultra-small relative to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si151.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math>. An ultra-small mass is natural if there is an underlying shift symmetry, which can readily happen if, for example, SUSY is broken in a hidden sector and SUSY breaking is communicated to the <ce:italic>S</ce:italic> field by gravitational effects while the SM states receive their SUSY breaking masses via gauge mediation. In this case, the soft <ce:italic>S</ce:italic> mass and the graviton will be much lighter than the SUSY breaking masses <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si151.gif"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> in the visible sector. The dimensional transmutation mechanism in the UW sector provides an economical and elegant origin for the axion decay constant that does not require the inclusion of an O'Raifeartaigh term involving an explicit mass scale <ce:cross-ref refid="br0240" id="crf0660">[23]</ce:cross-ref>.</ce:para><ce:para id="pr0380">The SUSY phenomenology of the model is essentially that of the minimal supersymmetric SM, the MSSM (with gauge mediation), because the additional couplings of the Higgs to the singlet sector are ultra-weak and hence insignificant, apart from providing the origin of the <ce:italic>μ</ce:italic> term of the MSSM, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si153.gif"><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>, cf. Eq. <ce:cross-ref refid="fm0380" id="crf0670">(31)</ce:cross-ref>. In this case, EW breaking proceeds in the usual way through radiative corrections that, due to the top Yukawa coupling, drive the soft Higgs mass squared negative <ce:cross-refs refid="br0250 br0260 br0270" id="crs0040">[24–26]</ce:cross-refs>.</ce:para><ce:para id="pr0390">The LSP is the axino, the fermion component of <ce:italic>S</ce:italic>, with a mass:<ce:display><ce:formula id="fm0400"><ce:label>(33)</ce:label><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si154.gif"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> GeV</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo stretchy="true" maxsize="5.2ex" minsize="5.2ex">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> eV</mml:mtext></mml:math></ce:formula></ce:display> generated by the see-saw mechanism through its coupling to the Higgsinos. The decay of the lightest MSSM SUSY state to the gravitino or axino is so slow that it does not occur within the detector and does not change the MSSM phenomenology. The dark matter component that ends up in the axino depends on the MSSM parameter choice and has been discussed extensively elsewhere.</ce:para><ce:para id="pr0400">Due to the quartic couplings associated with the superpotential term in Eq. <ce:cross-ref refid="fm0380" id="crf0680">(31)</ce:cross-ref>, the Higgs obtain <ce:italic>S</ce:italic> dependent masses as in the non-supersymmetric DFSZ model. As a result, Higgs oscillations are driven by the dilaton oscillations in the manner discussed above. The energy in the dilaton fields is converted to energy in the SM sector at a time before nucleosynthesis and does not significantly change the usual MSSM cosmology.</ce:para></ce:section><ce:section id="se0100"><ce:label>6</ce:label><ce:section-title id="st0110">Summary and conclusions</ce:section-title><ce:para id="pr0410">The discovery of a Higgs scalar with properties very close to that predicted by the SM, together with the absence of any indication for physics beyond the SM, has led to a re-evaluation of the need for such physics to solve the hierarchy problem. Formally, as a pure field theory, the SM has no hierarchy problem because the radiative corrections to the Higgs mass squared that are quadratically dependent on the cut-off are not physical; only the renormalised mass is measurable, so any value of <ce:italic>m</ce:italic> is possible and only the empirical choice <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si155.gif"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>, which corresponds to classical scale invariance of the theory, is special.</ce:para><ce:para id="pr0420">With this motivation, we discussed how the SM could result from a classically scale invariant theory that also addresses the major questions left unanswered by the SM. While there has been extensive discussion of the possible origin of baryogenesis, dark matter and inflation, very little attention has been paid to the strong CP problem in such theories. In this paper, we showed how a scale invariant version of the DFSZ model can spontaneously generate the large PQ scale through an ultra-weakly coupled sector involving a complex SM singlet scalar field <ce:italic>S</ce:italic>. As discussed in <ce:cross-ref refid="br0010" id="crf0690">[1]</ce:cross-ref>, such an ultra-weak sector involving gauge single fields is technically natural due to an underlying approximate shift or scale symmetry.</ce:para><ce:para id="pr0430">Due to the ultra-weak couplings, the DFSZ extension of the SM contains an anomalously light pseudo-dilaton as well as the usual axion, which come from the complex scalar <ce:italic>S</ce:italic>. Despite the ultra-weak couplings, there is no Polonyi problem associated with the <ce:italic>S</ce:italic> field due to a resonant enhancement of the scattering of the coherent <ce:italic>S</ce:italic> state off the thermal background after the PQ and EW phase transition are triggered. Unusually, the PQ phase transition occurs at the EW scale in this model. Meanwhile, the dilaton production cross section does not have the resonant enhancement and its abundance is typically negligible. Dark matter can be in the form of axions produced via a combination of vacuum alignment and decay of axion domain walls. Such decay is possible due to additional PQ breaking terms, which can be consistent with the axion solution to the strong CP problem as long as they are also ultra weak and have a strength comparable to the scale breaking terms.</ce:para><ce:para id="pr0440">Due again to the ultra-weak couplings of the singlet fields, the phenomenology of the model is that of the usual two-Higgs doublet extension of the SM. The most significant constraint on the additional heavy Higgs states comes from the requirement that the little hierarchy problem is not re-introduced. It may be possible to search for the ultra-light dilaton along the lines suggested in <ce:cross-ref refid="br0280" id="crf0700">[27]</ce:cross-ref>, but this remains to be studied.</ce:para><ce:para id="pr0450">Finally, we outlined the construction of a scale-invariant SUSY version of the model that can accommodate a stage of Grand Unification without re-introducing the hierarchy problem. It provides a simple origin for the <ce:italic>μ</ce:italic> term and the LSP is the axino, the fermion component of the super field that contains the DFSZ complex scalar field <ce:italic>S</ce:italic>. However, since the decay of the lightest MSSM state to the LSP is extremely slow, the collider phenomenology of the model is just that of the MSSM with gauge mediated SUSY breaking.</ce:para></ce:section></ce:sections><ce:acknowledgment id="ac0010"><ce:section-title id="st0120">Acknowledgements</ce:section-title><ce:para id="pr0460">One of us (G.G.R.) would like to thank I. Antoniadis, W. Buchmuller, S. Davidson and L. Alvarez-Gaume for useful comments. Part of this work was done at Fermilab, operated by Fermi Research Alliance, LLC, under Contract No. <ce:grant-number refid="gsp0010">DE-AC02-07CH11359</ce:grant-number> with the <ce:grant-sponsor id="gsp0010" sponsor-id="http://dx.doi.org/10.13039/100000015">U.S. Department of Energy</ce:grant-sponsor>. G.G.R. would like to thank the <ce:grant-sponsor id="gsp0020" sponsor-id="http://dx.doi.org/10.13039/501100000275">Leverhulme Trust</ce:grant-sponsor> and <ce:grant-sponsor id="gsp0030">Fermilab</ce:grant-sponsor> for support during the course of this research.</ce:para></ce:acknowledgment></body><tail><ce:bibliography id="bl0010"><ce:section-title id="st0130">References</ce:section-title><ce:bibliography-sec id="bs0010"><ce:bib-reference id="br0010"><ce:label>[1]</ce:label><sb:reference id="bib416C6C69736F6E3A323031347A7961s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Allison</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.T.</ce:given-name><ce:surname>Hill</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.G.</ce:given-name><ce:surname>Ross</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1404.6268" id="inf0020">arXiv:1404.6268 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0020"><ce:label>[2]</ce:label><sb:reference id="bib53616C76696F3A32303134736F61s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Salvio</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Strumia</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1406</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>080</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1403.4226" id="inf0030">arXiv:1403.4226 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib53616C76696F3A32303134736F61s2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.R.</ce:given-name><ce:surname>Volkas</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.J.</ce:given-name><ce:surname>Davies</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.C.</ce:given-name><ce:surname>Joshi</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>215</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1988</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>133</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0030"><ce:label>[3]</ce:label><sb:reference id="bib436F6C656D616E3A313937336A78s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.R.</ce:given-name><ce:surname>Coleman</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.J.</ce:given-name><ce:surname>Weinberg</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>7</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1973</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1888</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0040"><ce:label>[4]</ce:label><ce:other-ref id="boref0040"><ce:textref>W.A. Bardeen, FERMILAB-CONF-95-391-T.</ce:textref></ce:other-ref></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0050"><ce:label>[5]</ce:label><sb:reference id="bib4C6C6577656C6C796E536D6974683A313938317969s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.H.</ce:given-name><ce:surname>Llewellyn Smith</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.G.</ce:given-name><ce:surname>Ross</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>105</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1981</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>38</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0060"><ce:label>[6]</ce:label><sb:reference id="bib7363686D616C7As1"><sb:comment>See, e.g.</sb:comment><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Marques Tavares</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Schmaltz</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Skiba</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>89</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>015009</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0070"><ce:label>[7]</ce:label><sb:reference id="bib67656E6572616Cs1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Barbieri</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>L.J.</ce:given-name><ce:surname>Hall</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>V.S.</ce:given-name><ce:surname>Rychkov</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>74</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2006</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>015007</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Lopez Honorez</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Nezri</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.F.</ce:given-name><ce:surname>Oliver</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.H.G.</ce:given-name><ce:surname>Tytgat</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>0702</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2007</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>028</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs3"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.R.</ce:given-name><ce:surname>Espinosa</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Quiros</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>76</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2007</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>076004</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs4"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Foot</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Kobakhidze</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.L.</ce:given-name><ce:surname>McDonald</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.R.</ce:given-name><ce:surname>Volkas</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>77</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2008</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>035006</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs5"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Arhrib</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Benbrik</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>N.</ce:given-name><ce:surname>Gaur</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>85</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>095021</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs6"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Ishiwata</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>710</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>134</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs7"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.D.</ce:given-name><ce:surname>Carone</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Ramos</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>88</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>055020</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs8"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>Zhi-Wei</ce:given-name><ce:surname>Wang</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>110</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>151601</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs9"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>Z.-W.</ce:given-name><ce:surname>Wang</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.</ce:given-name><ce:surname>Contreras</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.B.</ce:given-name><ce:surname>Mann</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1310.1960" id="inf0040">arXiv:1310.1960 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs10"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>V.</ce:given-name><ce:surname>Elias</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.B.</ce:given-name><ce:surname>Mann</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.G.C.</ce:given-name><ce:surname>McKeon</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>678</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2004</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>147</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs11"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>V.</ce:given-name><ce:surname>Elias</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.B.</ce:given-name><ce:surname>Mann</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.G.C.</ce:given-name><ce:surname>McKeon</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>703</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2004</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>413</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:comment>(Erratum)</sb:comment></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs12"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>F.A.</ce:given-name><ce:surname>Chishtie</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.G.C.</ce:given-name><ce:surname>McKeon</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>77</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2008</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>065007</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs13"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>F.A.</ce:given-name><ce:surname>Chishtie</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Hanif</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Jia</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.B.</ce:given-name><ce:surname>Mann</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>D.G.C.</ce:given-name><ce:surname>McKeon</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.N.</ce:given-name><ce:surname>Sherry</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.G.</ce:given-name><ce:surname>Steele</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>83</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2011</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>105009</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs14"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Farzinnia</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.-J.</ce:given-name><ce:surname>He</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Ren</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>727</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>141</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs15"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Englert</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Jaeckel</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>V.V.</ce:given-name><ce:surname>Khoze</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Spannowsky</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1304</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>060</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs16"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>V.V.</ce:given-name><ce:surname>Khoze</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Ro</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1310</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>075</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs17"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>V.V.</ce:given-name><ce:surname>Khoze</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1311</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>215</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs18"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Holthausen</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Kubo</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.S.</ce:given-name><ce:surname>Lim</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Lindner</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1312</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>076</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs19"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Foot</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Kobakhidze</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.L.</ce:given-name><ce:surname>McDonald</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>R.R.</ce:given-name><ce:surname>Volkas</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1310.0223" id="inf0050">arXiv:1310.0223 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs20"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>E.</ce:given-name><ce:surname>Gabrielli</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Heikinheimo</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Kannike</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Racioppi</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Raidal</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Spethmann</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1309.6632" id="inf0060">arXiv:1309.6632 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs21"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Aoki</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Kanemura</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Yokoya</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>725</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>302</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs22"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>D.-W.</ce:given-name><ce:surname>Jung</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Ko</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>732</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>364</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1401.5586" id="inf0070">arXiv:1401.5586 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs23"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Altmannshofer</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.A.</ce:given-name><ce:surname>Bardeen</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Bauer</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Carena</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.D.</ce:given-name><ce:surname>Lykken</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1408.3429" id="inf0080">arXiv:1408.3429 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs24"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Alexander-Nunneley</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Pilaftsis</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1009</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2010</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>021</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs25"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.S.</ce:given-name><ce:surname>Lee</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Pilaftsis</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>86</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>035004</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs26"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Hambye</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Strumia</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>88</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>055022</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs27"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Hambye</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.H.G.</ce:given-name><ce:surname>Tytgat</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>659</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2008</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>651</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib67656E6572616Cs28"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.</ce:given-name><ce:surname>Dermisek</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Jung</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Kim</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1308.0891" id="inf0090">arXiv:1308.0891 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0080"><ce:label>[8]</ce:label><sb:reference id="bib48696C6C3A323031346D7161s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>C.T.</ce:given-name><ce:surname>Hill</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>89</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>073003</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0090"><ce:label>[9]</ce:label><sb:reference id="bib5065636365693A313937376868s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.D.</ce:given-name><ce:surname>Peccei</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.R.</ce:given-name><ce:surname>Quinn</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>38</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1977</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1440</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib5065636365693A313937376868s2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>R.D.</ce:given-name><ce:surname>Peccei</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.R.</ce:given-name><ce:surname>Quinn</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>16</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1977</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1791</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0100"><ce:label>[10]</ce:label><sb:reference id="bib44696E653A313938317274s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Dine</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Fischler</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Srednicki</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>104</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1981</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>199</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib44696E653A313938317274s2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.P.</ce:given-name><ce:surname>Zhitnisky</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Sov. J. Nucl. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>31</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1980</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>260</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0110"><ce:label>[11]</ce:label><sb:reference id="bib4B53565A5As1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Kim</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>43</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1979</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>103</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib4B53565A5As2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.A.</ce:given-name><ce:surname>Shifman</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.I.</ce:given-name><ce:surname>Vainshtein</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>V.I.</ce:given-name><ce:surname>Zakharov</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>166</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1980</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>493</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0130"><ce:label>[12]</ce:label><sb:reference id="bib3248444Ds1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>B.</ce:given-name><ce:surname>Coleppa</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>F.</ce:given-name><ce:surname>Kling</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Su</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. High Energy Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>01</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>161</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1305.0002" id="inf0100">arXiv:1305.0002 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib3248444Ds2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>N.</ce:given-name><ce:surname>Chakrabarty</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>U.K.</ce:given-name><ce:surname>Dey</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>B.</ce:given-name><ce:surname>Mukhopadhyaya</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1407.2145" id="inf0110">arXiv:1407.2145 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib3248444Ds3"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>B.</ce:given-name><ce:surname>Dumont</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Gunion</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>Y.</ce:given-name><ce:surname>Jiang</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Kraml</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1405.3584" id="inf0120">arXiv:1405.3584 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib3248444Ds4"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>V.</ce:given-name><ce:surname>Barger</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Everett</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Jackson</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Peterson</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.</ce:given-name><ce:surname>Shaughnessy</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1408.2525" id="inf0130">arXiv:1408.2525 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0140"><ce:label>[13]</ce:label><sb:reference id="bib53616C756D62696465733A32303133647561s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>E.J.</ce:given-name><ce:surname>Salumbides</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Ubachs</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>V.I.</ce:given-name><ce:surname>Korobov</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1308.1711" id="inf0140">arXiv:1308.1711 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0150"><ce:label>[14]</ce:label><sb:reference id="bib436F7567686C616E3A313938336369s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>G.D.</ce:given-name><ce:surname>Coughlan</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Fischler</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>E.W.</ce:given-name><ce:surname>Kolb</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Raby</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.G.</ce:given-name><ce:surname>Ross</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>131</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1983</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>59</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0160"><ce:label>[15]</ce:label><sb:reference id="bib4164653A32303134786E61s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>P.A.R.</ce:given-name><ce:surname>Ade</ce:surname></sb:author><sb:et-al/><sb:collaboration>BICEP2 Collaboration</sb:collaboration></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1403.3985" id="inf0150">arXiv:1403.3985 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0170"><ce:label>[16]</ce:label><sb:reference id="bib4D756B616964613A32303133787861s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Mukaida</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Nakayama</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Takimoto</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1308.4394" id="inf0160">arXiv:1308.4394 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0180"><ce:label>[17]</ce:label><sb:reference id="bib4D756B616964613A32303132716Es1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Mukaida</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Nakayama</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>01</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2013</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>017</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1208.3399" id="inf0170">arXiv:1208.3399 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0190"><ce:label>[18]</ce:label><sb:reference id="bib456E71766973743A323031347A7161s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Enqvist</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Nurmi</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Tenkanen</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Tuominen</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1408</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>035</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0200"><ce:label>[19]</ce:label><sb:reference id="bib444D6465636179s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Ichiki</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Oguri</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Takahashi</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>93</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2004</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>071302</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>Y.</ce:given-name><ce:surname>Gong</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>X.</ce:given-name><ce:surname>Chen</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>77</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2008</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>103511</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s3"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Amigo</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Cheung</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>Z.</ce:given-name><ce:surname>Huang</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Ng</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>0906</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2009</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>005</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s4"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Wang</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Zentner</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. D</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>82</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2010</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>123507</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s5"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Peter</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>C.</ce:given-name><ce:surname>Moody</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Benson</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.</ce:given-name><ce:surname>Kamionkowski</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>PoS</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>IDM2010</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2011</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>084</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s6"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>O.</ce:given-name><ce:surname>Bjaelde</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Das</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Moss</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>J. Cosmol. Astropart. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>1210</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2012</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>017</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib444D6465636179s7"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Aoyama</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>T.</ce:given-name><ce:surname>Sekiguchi</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Ichiki</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>N.</ce:given-name><ce:surname>Sugiyama</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1402.2972" id="inf0180">arXiv:1402.2972 [astro-ph.CO]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0210"><ce:label>[20]</ce:label><sb:reference id="bib6178696F6E444Ds1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Visinelli</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Gondolo</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>113</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>2014</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>011802</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0220"><ce:label>[21]</ce:label><ce:other-ref id="boref0220"><ce:textref>P. Sikivie, Axion theory, 2009, <ce:inter-ref xlink:href="doi:10.3204/DESY-PROC-2008-02/sikivie_pierre" id="inf0190">http://dx.doi.org/10.3204/DESY-PROC-2008-02/sikivie_pierre</ce:inter-ref>.</ce:textref></ce:other-ref></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0230"><ce:label>[22]</ce:label><sb:reference id="bib53696B69766965s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>P.</ce:given-name><ce:surname>Sikivie</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Rev. Lett.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>48</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1982</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>1156</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0240"><ce:label>[23]</ce:label><sb:reference id="bib447265696E65723A32303134656461s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>H.K.</ce:given-name><ce:surname>Dreiner</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>F.</ce:given-name><ce:surname>Staub</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Ubaldi</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:e-host><ce:inter-ref xlink:role="http://www.elsevier.com/xml/linking-roles/preprint" xlink:href="arxiv:1402.5977" id="inf0200">arXiv:1402.5977 [hep-ph]</ce:inter-ref></sb:e-host></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0250"><ce:label>[24]</ce:label><sb:reference id="bib4962616E657A3A313938326672s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.E.</ce:given-name><ce:surname>Ibanez</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>G.G.</ce:given-name><ce:surname>Ross</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>110</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1982</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>215</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0260"><ce:label>[25]</ce:label><sb:reference id="bib496E6F75653A313938327069s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Inoue</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Kakuto</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Komatsu</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Takeshita</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Prog. Theor. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>68</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1982</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>927</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference><sb:reference id="bib496E6F75653A313938327069s2"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>K.</ce:given-name><ce:surname>Inoue</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>A.</ce:given-name><ce:surname>Kakuto</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>H.</ce:given-name><ce:surname>Komatsu</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>S.</ce:given-name><ce:surname>Takeshita</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Prog. Theor. Phys.</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>70</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1983</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>330</sb:first-page></sb:pages></sb:host><sb:comment>(Erratum)</sb:comment></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0270"><ce:label>[26]</ce:label><sb:reference id="bib416C766172657A4761756D653A31393833676As1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>L.</ce:given-name><ce:surname>Alvarez-Gaume</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>J.</ce:given-name><ce:surname>Polchinski</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>M.B.</ce:given-name><ce:surname>Wise</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Nucl. Phys. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>221</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1983</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>495</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference><ce:bib-reference id="br0280"><ce:label>[27]</ce:label><sb:reference id="bib427563686D756C6C65723A313938397262s1"><sb:contribution><sb:authors><sb:author><ce:given-name>W.</ce:given-name><ce:surname>Buchmuller</ce:surname></sb:author><sb:author><ce:given-name>F.</ce:given-name><ce:surname>Hoogeveen</ce:surname></sb:author></sb:authors></sb:contribution><sb:host><sb:issue><sb:series><sb:title><sb:maintitle>Phys. Lett. B</sb:maintitle></sb:title><sb:volume-nr>237</sb:volume-nr></sb:series><sb:date>1990</sb:date></sb:issue><sb:pages><sb:first-page>278</sb:first-page></sb:pages></sb:host></sb:reference></ce:bib-reference></ce:bibliography-sec></ce:bibliography></tail></article>