Significance of Composition-Dependent Effects in Fifth-Force Searches
基于对厄特沃什实验的重新分析，可能存在依赖于成分的第五种力的迹象，并没有得到许多现代实验的支持。在这里，我们认为，搜索一个依赖于组成的第五种力，必然需要从实验中的三个或三个以上的独立对不同组成的测试样品的加速度差的数据被确定。我们建议进行新一轮的第五力实验，在每个实验中，对三对或更多不同的样本进行比较。
2021-03-22 gr-qc hep-ph
Testing fifth forces from the Galactic dark matter
在暗物质和普通物质之间是否存在一种未知的长程作用力？当存在这样的第五力时，在忽略它的情况下，等效原理（EP）显然是违反的。对EP的违反受到了严格的限制，例如，Eöt-Wash实验室实验，月球激光测距，MICROSCOPE卫星和对双星的长期观测。我们讨论来自PSR J1713+0747的最近的界限。当它与其他界限相结合，一个令人信服的限制，假设的第五种力的推导。对于中性氢，第五种力的强度不应超过重力的$1\%$。
2019-07-04 astro-ph.HE hep-ph
Changing alpha With Time: Implications For Fifth-Force-Type Experiments And Quintessence
如果最近的观测表明精细结构常数随时间的变化是正确的，它们意味着超轻标量粒子的存在。这种粒子不可避免地通过质量的α依赖性与核子耦合，从而介导了一种依赖于同位素的长程力。耦合的强度是在一对夫妇的数量级，从现有的实验界限，这样的力量。新的力可以在等效原理的精密实验测试中测量。由于所需时间尺度的有趣巧合，所讨论的标量场可以同时扮演精粹场的角色。
2001-08-26 astro-ph hep-ph hep-th
Fifth Force and Hyperfine Splitting in Muonic Atoms
本研究针对X17玻色子介导的第五种基本力，计算了其在核电荷数10-15的μ子原子超精细相互作用中的能量偏移（最高达0.61 eV），指出该效应可通过高精度X射线探测器探测。
2023-12-20 hep-ph
Lepton Flavorful Fifth Force and Depth-dependent Neutrino Matter Interactions
我们认为第五种力是一种相互作用，它与物质的耦合强度随着原子数量的增加而增加。除了与引力竞争外，第五种力也会违反等效原理。目前，第五种力的强度和范围受到的远距离限制令人印象深刻。可能的第五种力是那些耦合到轻子味荷$L_e-L_μ$或$L_e-L_τ$的力。它们的射程和强度也受到中微子与物质相互作用的限制。在这个简短的说明中，我们审查现有的限制，允许的参数空间规范$U(1)_{L_e-L_μ, L_τ}$。我们发现两个地区的中微子振荡实验是在探索这样一个新的力量的前沿。特别是，有一个允许的参数空间范围内的中微子物质的相互作用相关的长基线振荡实验依赖于中微子束的深度低于地球表面。
2018-03-01 hep-ex hep-ph
Dark energy fifth forces in torsion pendulum experiments
变色龙标量场是一种物质耦合的暗能量候选者，其非线性自相互作用在实验室尺度上部分屏蔽了它的第五种力。然而，像扭摆这样的小规模实验可以对变色龙模型提供强有力的约束。在这里，我们开发了一个简单的近似计算变色龙第五力扭摆实验，如Eot-洗。我们表明，我们的近似同意以及公布的四次变色龙的限制，我们用它来扩展这些限制到更广泛的模型。最后，我们预测了下一代Eot-Wash实验将产生的限制，并表明该实验将排除广泛的量子稳定模型。
2012-10-22 astro-ph.CO hep-ph
Discovering the Axiverse via Fifth Forces
Institute for Particle Physics Phenomenology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学粒子物理现象学研究所物理学系）
本文指出第五力搜索不能假设单轴子诱导的非相对论势，并推导了多轴子情形下的自旋相关和自旋无关势，展示了如何利用势的形状区分不同轴子宇宙场景。
2026-06-04 hep-ph
Radiative Screening of Fifth Forces
我们描述了一个量子模型，其中第五种力的屏蔽通过自发对称性破缺的Coleman-Weinberg机制在单圈水平上产生。我们表明，这样的理论可以避免目前的第五种力的存在的限制，但仍然有可能引起可观察到的偏离广义相对论，这可以在冷原子实验中看到。
2016-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fifth forces from QCD axions scale differently
本研究重新分析QCD轴子介导的宏观第五力，发现拉格朗日量高阶项破坏位移对称性使势的主导标度从$1/r^5$变为$1/r^3$，且该作用对核子与轻子的力有差异，会影响长程力搜寻的灵敏度。
2023-07-18 hep-ph
Axion like particles, fifth force and neutron interferometry
该研究提出利用中子干涉测量探测由轴子和类轴子粒子介导的费米子相互作用，并通过两束中子所处磁场方向不同，使相位差仅反映轴子诱导效应。
2023-05-12 hep-ph
Fifth-Force Screening around Extremely Compact Sources
许多非线性标量场理论拥有一种屏蔽机制，可以在稠密环境中抑制任何相关的第五种力。因此，这些理论可以逃避当地对新势力的实验检验。由于标量势的非线性或与物质的耦合而发生的变色龙般的屏蔽，在扩展物体周围是很好理解的。然而，这些理论的许多实验测试涉及空间范围远小于标量场的康普顿波长的物体，因此可以被认为是点状的。在这项工作中，我们确定如何筛选的第五种力量的限制，源对象变得非常紧凑。
2021-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing the Fifth Force on Lepton Spins through Neutrino Oscillations
本研究探究由轻矢量玻色子介导的轻子自旋第五种力，利用弱对称性证明其可影响中微子振荡，通过太阳、反应堆等中微子实验收紧了耦合强度约束，凸显中微子振荡在三代轻子第五种力探测中的关键作用。
2025-09-04 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Screening fifth forces in k-essence and DBI models
新的第五种力尚未在实验室或太阳系中被检测到，因此通常很难引入新的光标量场来调解这种力。近年来，许多非线性标量场理论都考虑到了一种动力学机制，如Vainshtein和变色龙理论，这种机制在实验环境中抑制了标量第五力的强度。这就是所谓的屏蔽，然而目前还不清楚在非线性标量场理论中屏蔽有多普遍。k-本质模型是非线性模型的常见研究例子，DBI是最好的激励例子，因此我们问这些非线性是否能够筛选标量第五力。我们发现，这样的模型存在一个Vainshtein样的筛选机制，但具有有限的适用性。例如，我们无法找到DBI模型的筛选机制。另一方面，我们构建了一个大类的k-本质模型，导致宇宙在最近的过去，由标量介导的第五种力可以被屏蔽的加速。
2012-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting fifth forces in the Galileon model
伽利略场是一个服从非相对论性伽利略不变性的时空推广的场。这样的场可能具有非正则的动力学项，但存在具有明确定义的柯西问题的无幽灵理论，使用有限数量的相关算子构建。这个标量与物质的相互作用被Vainshtein效应所隐藏，导致伽利略子在重源附近变得弱耦合。我们重新估计介导的伽利略场的第五力，并表明，模型的参数是由实验比以前假设的约束。
2010-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Bounds on fifth forces from precision measurements on molecules
对中性氢分子H_2、HD和D_2以及HD^+离子的频率测量的高精度结果可以用对可能的第五力相互作用的约束来解释。氢原子是未知的轻子-强子相互作用的探针，而氦原子对轻子-轻子相互作用敏感，分子打开了寻找额外的长程强子-强子力的领域。在量子电动力学框架内的第一性原理计算现在已经发展到氢分子和氢分子离子已经成为可计算系统的水平，使它们成为第五种力的搜索场。对未知的强子-强子相互作用进行唯象处理后，用V_5（r）=βexp（-r/λ）/r的Yukawa势表示，在与化学键间距相当的典型力范围内，即λ~1 λ及以上，目前对类氢分子的精确测量产生了一个约束β< 1 \times 10^{-7} eV。
2013-04-24 hep-ph physics.atom-ph
Radial acceleration relation from symmetron fifth forces
我们表明，旋转支持星系的径向加速度关系可以解释，在没有冷暗物质的情况下，由一个非最小耦合标量场，其第五力部分屏蔽在星系尺度上的玻色子机制。此外，我们表明，足够的能量存储在介子场来解释星系盘的动力学稳定性。
2017-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Indications of a Fifth Force Coupling to Baryon Number in the Potter Test of the Weak Equivalence Principle
我们重新分析了波特在1923年的一个实验中获得的数据，该实验旨在测试在地球引力场中测试质量的加速度是否与它们的成分无关。虽然波特的结论是，他的样品相比，黄铜标准的加速度分别与零结果一致，我们表明，从他的所有数据的组合图形成的模式表明存在第五个力耦合到重子数。
2021-05-07 gr-qc hep-ph physics.class-ph
Realistic model for a fifth force explaining anomaly in ${^8Be^*} \to {^8Be} \;{e^+e^-}$ Decay
在${^8Be}$核跃迁中产生的$e^+e^-$对的开角和不变质量分布中发现了$6.8\,σ$异常。它已被证明，由$17\,\textrm{MeV}$规范玻色子$X$介导的纯矢量电流相互作用的疏质子第五力可以解释的数据，通过一个激发态的基态，${^8Be^*} \to {^8Be}\, X$，然后随后的饱和衰减$X \to e^+e^-$。在这项工作中，我们提出了一个重正化模型来实现这第五种力。虽然轴向矢量电流相互作用也存在于我们的模型中，它们的贡献抵消了${^8Be^*} \to {^8Be} \,X$的等标量相互作用。在允许的参数范围内，该模型可以缓解$(g-2)_μ$异常问题，并可以通过LHCb实验进行探索。其他几个影响进行了讨论。
2016-07-12 hep-ex hep-ph
Listening to dark sirens from gravitational waves:\it{Combined effects of fifth force, ultralight particle radiation, and eccentricity}
本文详细推导了在一般偏心开普勒轨道上，存在第五种力和超轻粒子辐射时，紧致双星系统的轨道周期损失。我们从紧双星系统的轨道周期衰减中得到了第五力强度$α\lesssim 1.11\times 10^{-3}$的约束。从轨道周期损失出发，导出了超轻标量$(g_S\lesssim 3.06\times 10^{-20})$和矢量$(g_V\lesssim 2.29\times 10^{-20})$粒子的规范耦合约束，并且在第五种力$(α=0.9)$的存在下，约束变得更强.此外，我们还得到了在第五种力和轴子辐射共同作用下，轴子轨道周期衰减时，轴子衰减常数$(7.94\times 10^{10}~\rm{GeV}\lesssim f_a\lesssim 3.16\times 10^{17}~\rm{GeV}, α=0.9)$的约束条件。我们还实现了对来自GW 170817的第五力$(α\lesssim 0.025)$和辐射$(β\lesssim 10^{-3})$的强度的约束。对新力参数的约束取决于初始偏心率的选择，我们将其包括在我们的分析$(ε_0=10^{-6}, 0.1)$中。我们做的模型独立的估计捕获的暗物质的质量分数的二元系统。最后，我们得到了由于Brans-Dicke介导标量和Nordtvedt效应$(ω_{\rm{BD}}>75858)$对双星系统$(ω_{\rm{BD}}>26…
2023-02-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting a Fifth-Force Gauge Boson via Superconducting Josephson Junctions
本文提出利用超导约瑟夫森结探测由$B-L$第五种力引起的量子相位差，发现该实验对$0.01\,$eV至$10\,$eV质量范围内的规范玻色子耦合灵敏度最高，为毫米以下尺度的新物理测量开辟了新途径。
2025-02-01 hep-ph quant-ph
Search of spin-dependent fifth forces with precision magnetometry
自旋相关的第五种力与标准模型之外的粒子有关。特别是，轻赝标量玻色子介导长程力，使质量与自旋相互作用。这些相互作用的搜索可以通过周期性地改变源质量和自旋系综之间的距离来执行，以便调制力的强度并用精确的磁力测量技术来检测它。在我们的装置中，力产生于室温下的铅质量，并在4.2K的顺磁晶体中检测到，其磁化强度由基于SQUID的磁力计监测，灵敏度为$53\,\mathrm{aT/\sqrt{Hz}}$。我们的测量对自旋-质量相互作用在1.cm到10.m和10.km到300.km的范围内施加了最严格的限制，将现有的限制提高了两个数量级以上。我们表明，这种实验技术可以进一步利用探索第五种力的参数空间的广阔区域，与一个互动的范围超过几厘米。
2022-03-04 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Hierarchy Problem, Dilatonic Fifth Force, and Origin of Mass
基于在高维统一理论中内部空间的标量曲率决定介子质量的事实，我们展示了介子质量如何解释质量的起源和解决等级问题。此外，我们表明，宇宙学提出了一个强大的约束，对介子质量，并要求内部空间的规模大于$10^{-9} m$。
2007-12-04 gr-qc hep-ph hep-th
Analytically derived limits on short-range fifth forces from quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field
最近，首次观测到了地球引力场中超冷中子的量子态。从它们在10%水平上与牛顿引力一致的事实出发，推导出了短程Yukawa类附加相互作用的α和λ的分析极限在λ = 1 μ m和1 mm之间。我们得出了λ> 10 μ m时α < 2 \cdot 10 ^11，置信水平为90%。这转化为在先前实验上无法访问的天体物理学轴子窗口中轴子的赝标量耦合的极限g_s g_p /（\hbar c）< 2 \cdot 10^{-15}。
2007-03-12 hep-ph
Effects of a scalar fifth force on the dynamics of a charged particle as a new experimental design to test chameleon theories
本文描述了带电粒子在电磁场中存在标量第五种力时的动力学。聚焦于由变色龙场引起的第五种力，其轮廓可以在实验室中适当地设计，它绘制了它对静态和均匀磁场中粒子回旋运动的物理效应。第五个力引起的漂移的轨迹，估计分析和数值计算相比，由两个嵌套的圆柱体内的变色龙字段的激励配置文件。的影响和这种漂移的可检测性的大小进行了讨论，认为这可能提供一个新的实验设计，在实验室中测试小第五力。更重要的是，在宏观层面上，它感应出一个原则上也可以测量的电流，甚至可以让人们接近腔内标量场的横向分布。在这两种情况下，将磁场与局部重力场对齐抑制了牛顿重力的影响，否则牛顿重力的影响将比第五种力的影响大几个数量级，并且腔体对粒子的牛顿重力也被认为是可以忽略的。考虑到这一点，这个实验装置及其两种效应--对单个粒子的效应和宏观水平的效应--可能需要注意在实验室中证明其实际可行性。
2020-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
When Tiny Halos Stir Spacetime: Gravitational Waves from Fifth-Force Mergers
本文研究暗物质费米子经第五力形成早期晕双星，其并合产生独特引力波信号，为探测自相互作用暗物质提供新途径。
2025-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fifth forces and discrete symmetry breaking
对广义相对论的修正经常涉及到将额外的标量场耦合到里奇标量上，从而导致了Brans-Dicke类型的标量张量理论。如果附加的标量场是轻的，它们可以产生长程第五力，这受到来自局部重力测试的严格限制。在这次演讲中，我们表明，汤川第五力只出现在标准模型（SM）由于质量混合的额外标量与希格斯场，我们强调的关键作用所发挥的离散和连续的对称性破缺。非常值得注意的是，如果我们假设自然界中存在足够轻的、非最小耦合的标量场，那么第五种力的不可观测性就有可能告诉我们SM希格斯扇区的结构及其对称性破缺的起源。此外，通过这些观察，我们认为某些类别的标量张量理论，直到并包括他们的四维算子，相当于希格斯门户理论。这样，超轻暗物质模型也可能表现出第五力现象，我们认为对盘星系的动力学的影响作为一个例子。
2019-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Novel constraints on fifth forces and ultralight dark sector with asteroidal data
本研究首次利用9颗近地小行星的天体测量数据，通过轨道进动探测长程第五种力，在超轻质量区得到与等效原理检验相当的灵敏度并给出汤川引力新约束，展望了扩展到更多天体的研究前景。
2023-07-03 astro-ph.CO astro-ph.EP gr-qc
Fifth forces, Higgs portals and broken scale invariance
研究了粒子物理标准模型中第五种力的强度与尺度破缺的关系。我们从一个光的标量场开始，它通过度量的Weyl重标度共形地耦合到一个玩具SM物质扇区。在适当地规范化的领域，共形耦合标量直接与希格斯场通过动力学混合和希格斯门条款。因此，第一次，我们描述了共形耦合标量张量修改的重力和希格斯门理论的等价性，我们发现，通常的树级第五力只出现，如果有质量混合之间的共形耦合标量和希格斯场。由光标量介导的第五种力的强度取决于希格斯玻色子的质量是来自一个明确的破缺项还是一个自发的标度破缺机制。因此，太阳系对引力的测试和对第五种力的未观测有可能提供有关希格斯扇区结构及其对称性破缺起源的信息，为任何明确的标度破缺项的大小设定上限。这些结果表明，考虑如何标量张量修改的引力是嵌入在SM的扩展的现象学的重要性（无论是宇宙学和高能物理）。
2018-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on fifth forces and ultralight dark matter from OSIRIS-REx target asteroid Bennu
利用OSIRIS-REx任务对小行星贝努的跟踪数据，获得了对第五力和超轻暗物质的新约束，在特定介子质量范围内达到最强限制，并适用于多种模型。
2023-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Structure Formation by Fifth Force I: N-Body vs. Linear Simulations
我们给出了一般暗物质耦合标量场模型中线性和非线性结构形成的数值研究框架，并给出了一个明确的例子，其中标量场作为一个动态的暗能量。采用标量场的参数，产生一个现实的CMB谱，我们产生的初始条件，我们的N体模拟，其中遵循的空间分布的暗物质和标量场的运动方程求解使用多级自适应网格技术。我们发现，空间配置的标量场跟踪以及空洞和集群的暗物质。事实上，标量自由度的传播有效地对暗物质粒子施加了第五种力，其范围和大小由两个模型参数（μ、γ）、局部暗物质密度以及标量场的背景值决定。该模型的行为就像LCDM范式的尺度相关的CMB频谱，这是远远超出了本地第五力的探针，因此没有显着影响的物质标量耦合。如果变色龙效应较弱，在与局域第五力的范围相当或比其范围更短的尺度上，第五力与引力完全平行，它们的强度具有由物质-标量耦合决定的固定比值2 γ ^2;另一方面，如果存在较强的变色龙效应（即，标量场几乎在空间中的任何地方都处于其有效势最小值），第五种力确实在高密度区域具有抑制效应，并且没有显示出与重力的明显相关性，这意味着暗物质-标量场耦合并不简单地等效于引力常量或暗物质粒子质量的重新标度。
2009-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Consequences of Fine-Tuning for Fifth Force Searches
光玻色场在物体之间传递长程力。如果这些场具有自相互作用，即，由于势中的非二次项，由于屏蔽（变色龙）或增强效应，对这种力的实验约束可以急剧改变。我们探讨如何在技术上自然值的自相互作用耦合常数修改现有的限制。我们指出，假设这些自然的相互作用的存在会导致新的限制，与通常的期望，筛选导致覆盖范围的差距。我们讨论了如何筛选可以从根本上把等效原则（EP）的保护力EP违反。这意味着当存在自然屏蔽时，搜索EP违规可以用来约束EP保留力。我们展示了这种效应如何使最近发现的恒星三重系统\textit{PSR J0337$+$1715}放置一个强大的约束EP保持第五力。最后，我们证明了技术上自然立方自相互作用修改的标量势的真空结构，导致新的约束自发和诱导真空衰减。
2018-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bounds on fifth forces at the sub-Angstrom length scale
强子之间可能的第五力相互作用的限制是基于对反质子氦原子（$\bar{p}\,^{4}$ He $^{+}$和$\bar{p}\,^{3}$ He $^{+}$）的激光精密频率测量结果的分析，以及对μ子催化聚变过程中$ddμ^{+}$ -离子共振形成率的实验结果的分析。精确的实验数据和第一原理理论描述的奇异系统的量子电动力学框架内的比较。理论和实验之间的一致性限制了一种可能的额外强子-强子相互作用，这种相互作用以汤川势$V_5(r)=α_5 \exp(-r/λ)/r$的形式表示，$λ$代表通过$λ=\hbar/(m_5c)$与假设的携带力的粒子的质量相关的特征长度尺度。反质子氦的激光光谱数据为$λ< 1$电子提供了$α_5/α_{EM} < 10^{-8}$的约束，而μ子分子氘离子的结合能为$λ< 0.05$电子提供了$α_5/α_{EM} \sim 10^{-5}$的约束，其中$α_{EM}$表示电磁相互作用的强度或精细结构常数。
2013-08-28 hep-ph physics.atom-ph
Screened fifth forces in parity-breaking correlation functions
交叉关联两种不同类型的星系会导致关联函数中的宇称破缺，这是由于星系的性质和环境的差异。这通常与星系偏差的差异有关，描述了星系数密度和暗物质密度之间的关系，尽管观测效应，如放大偏差也起着作用。在本文中，我们表明，存在一个屏蔽的第五个力增加了额外的自由度的关联函数，描述了有效的耦合力的两个星系人口。这些也是星系环境的特性，但一般对星系偏差的依赖性不同。我们推导了宇称破缺关联函数作为第五力强度和两个种群的第五力荷的函数，并使用Hu-Sawicki $f(R)$作为变色龙屏蔽的玩具模型对结果进行了数值研究.我们发现，屏蔽引起的八极，这是在没有放大率的偏见，不存在于任何重力理论没有屏蔽，因此是一个定性的独特的签名。由于屏蔽作用，在红移$z \gtrsim 0.5$处，偶极和八极的修饰分别为$\mathcal{O}(10\%)$和$\mathcal{O}(100\%)$，但随着红移的降低而减小。在$f(R)$理论中背景功率谱的变化引起偶极子的变化，偶极子的大小大致相同，但在低$z$时对屏蔽效应起主导作用。虽然目前的数据不足以测量宇称破缺偶极子或八极子，以达到测试这些模型所需的精度，但未来的调查，如DESI，Euclid和SKA，有可能通过偶极子探测屏蔽的第五力。
2019-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Unveiling dark fifth forces with linear cosmology
本研究针对仅作用于暗物质的暗第五种力，通过线性宇宙学框架分析其背景与扰动演化效应，结合CMB和BAO数据得到迄今最强的力强度约束，并探讨其对哈勃张力等问题的意义。
2025-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Searching for a Fifth Force with Atomic and Nuclear Clocks
我们考虑一般类的理论，其中有一个新的超轻标量场，调解违反等效原理，长程力。在这样一个框架中，太阳和地球作为标量场的源，导致潜在的可观察到的位置依赖于原子和核光谱的影响。我们确定了当前和下一代原子和核时钟对这些影响的敏感性，并将结果与现有的实验室和天体物理学对违反第五力的等效原理的约束进行了比较。我们表明，在未来，在实验室中的原子和核钟的频率的年度调制所造成的地球绕太阳的轨道偏心率可能会提供最敏感的探针这类一般的等效原理违反理论。通过将一个精密的时钟放置在绕地球的偏心轨道上，并寻找频率的时间变化，可以获得更高的灵敏度，就像在反常红移实验中所做的那样。特别是，基于当前时钟技术的异常红移实验已经对第五种力具有敏感性，这些力主要与电子耦合，与现有限制大致相同。我们的研究提供了定义明确的敏感性目标，以便在设计这些实验的未来版本时瞄准。
2022-09-02 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Astrophysical Observations of a Dark Matter-Baryon Fifth Force
本文研究重子与暗物质间长程汤川第五力对中子星的影响，利用最冷中子星和脉冲星计时阵列数据导出第五力强度限制，并结合子弹星系团与弱等效原理检验获得更强的间接限制。
2023-08-12 astro-ph.HE hep-ph
Hidden Sectors in String Theory: Kinetic Mixings, Fifth Forces and Quintessence
弦紧化中的光模场对粒子物理学和宇宙学有着有趣的意义。第五力界施加严格的约束，这种模量与可见部门的相互作用。为了与边界保持一致，它们需要是隐藏扇区的一部分，这些扇区与标准模型相互作用，具有弱于普朗克的抑制相互作用。我们考虑的情况下，可见部门的自由度是本地化的紧化和轻模量出现作为封闭的字符串自由度与隐藏的部门是几何分离（在额外的维度）从标准模型。动力学混合导致模和可见部门之间的相互作用-我们计算这些使用Kaehler潜在的字符串/M-理论紧化。我们认为，在一般情况下，这些相互作用提供了一个下限的强度之间的相互作用的模量和可见的部门。相互作用的尺度与紧致化体积的幂成反比，因此第五力的边界可以转化为额外维度体积的下限。我们发现，紧体积必须很大，以逃避边界。这就给弦论的精髓模型的建立带来了有趣的限制。我们的结果的相互作用的强度也可以用来量化微调必要的光模量对量子校正涉及可见扇区循环的潜力的稳定性。
2018-11-26 hep-ph hep-th
Protophobic Fifth Force Interpretation of the Observed Anomaly in $^8$Be Nuclear Transitions
最近，在$^8\text{Be}$核跃迁中产生的$e^+ e^-$对的开角和不变质量分布中发现了6.8 $σ$异常。这些数据被解释为一个17兆电子伏的矢量规范玻色子$X$的激发态的基态，$^8\text{Be}^* \to {}^8\text{Be} \, X$，然后通过$X \to e^+ e^-$衰变产生的衰变。$X$玻色子介导第五种力，其特征范围为12 fm，并且与上下夸克和电子具有毫电荷耦合，并且质子耦合相对于中子被抑制。疏质子的$X$玻色子也可以减轻目前的3.6 $σ$之间的预测值和测量值的μ子的异常磁矩的差异。
2016-08-15 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutron Star Bounds on Muonic Fifth Forces from Picometer to Meter Scales
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理学研究所）
利用中子星中的缪子丰度，通过冷却和静水平衡约束，对缪子耦合的标量和矢量玻色子给出了比超新星1987A更严格的限制，覆盖从皮米到千米的距离尺度。
2026-10-09 astro-ph.HE hep-ph
A New Probe of Dark Matter-Induced Fifth Force with Neutron Star Inspirals
轻标量暗物质（DM）是允许在广泛的质量和相互作用类型。我们表明，光标量DM可能会探测到一种新的方式从最后几年的中子星（NS）的二进制inspirals。如果DM与中子相互作用，其在背景中的长波相干性可以引起时间振荡的质量漂移，这是双星螺旋固有的敏感性。但是，在宽带$f \simeq 0.01-1000$ Hz的长达一年的最高频率测量期间，发现大量的引力波（GW）周期显着增强了灵敏度。未来的宽带探测器网络包括LIGO波段探测器，可以探测光标量DM的无约束参数空间。
2019-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unveiling Chameleons in Tests of Gravitational Inverse-Square Law
标量自相互作用被认为大大削弱了当前对标量介导的第五种力的约束。本文考虑具有四次自相互作用的标量场和物质粒子的引力-强度汤川耦合。在讨论了这个标量场的现象学之后，我们评估了正在进行的和计划中的实验检测由这样的场介导的第五力的能力。假设四次耦合和物质耦合是有序统一的，华盛顿大学当前一代的Eot-Wash实验将能够探索参数空间的一个有趣的子集。下一代Eot-Wash实验预计能够检测或排除第五种力，这是由于在3 sigma置信水平下具有单位四次和物质耦合的标量。
2006-08-16 astro-ph hep-ph hep-th
Quantum Stability of Chameleon Field Theories
变色龙标量场是暗能量的候选者，它通过变大质量来抑制宇宙高密度区域的第五种力。我们考虑变色龙模型作为有效场论，并估计其潜力的量子修正。要求量子修正是小的，以便允许第五力的可靠预测，导致引力强度耦合的上限$m < 0.0073 (ρ/ 10 {\rm g\, cm}^{-3})^{1/3}$ eV，而第五力实验放置的下限$m>0.0042$ \，eV。在第五力实验的范围内，如果改进不到2倍，就可以检验所有经典的变色龙场论，这些场论的量子修正得到了很好的控制，并且与具有接近引力强度的物质耦合，而不管变色龙势的具体形式如何。
2012-06-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Screening the fifth force in the Horndeski's most general scalar-tensor theories
我们研究如何在最一般的标量张量理论与二阶运动方程的Vainshtein机制。场的运动方程一般是在具有物质源的球对称时空中导出的，它也适用于文献中提出的大多数其他屏蔽方案。在存在场耦合的Ricci标量，我们澄清条件下，Vainshtein机制是在工作中的弱引力背景。我们还获得了一个球对称体内部的场方程的解决方案，并展示了它们如何可以连接到外部解决方案，容纳Vainshtein机制。我们将我们的一般结果应用到一些具体的模型，如协变/扩展Galileons和DBI Galileons与高斯-博内和其他条款。在这些模型中，第五种力可以被抑制，以符合太阳系的约束条件，只要耦合到爱因斯坦张量的非线性场动力学项不占主导地位，其他非线性场自相互作用。
2013-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamical Evidence For a Fifth Force Explanation of the ATOMKI Nuclear Anomalies
最近在$^8$ Be和$^4$ He核衰变中出现的异常现象，可以通过假定由一种新玻色子$X$介导的第五种力来解释。这两个过渡的分布是一致的相同的$X$质量，17兆电子伏，提供一个单一的新粒子的解释运动学证据。在这项工作中，我们研究新的结果是否也提供了一个新的粒子解释的动力学证据，也就是说，是否观察到的衰变率的两个异常可以描述由一个单一的假设为$X$玻色子的相互作用。我们考虑所观察到的$^8$ Be和$^4$ He激发核，以及$^{12}$ C激发核;这些一起跨越可能的$J^P$量子数自旋1。对于每一个过渡，我们确定是否标量，赝标量，矢量，或轴向矢量$X$粒子可以介导的衰变，我们构建了一个核物理有效场论，描述他们的领先运营商。假设宇称守恒，标量的情况被排除在外，赝标量的情况是非常不利的。然而，值得注意的是，第一次提出来只解释$^8$ Be异常的疏质子矢量规范玻色子，也在实验不确定性范围内解释了$^4$ He异常。我们预测了其他密切相关的核测量的信号率，如果得到证实，将提供压倒性的证据表明已经发现了第五种力。
2020-08-18 hep-ex hep-ph nucl-ex
Vector Fuzzy Dark Matter, Fifth Forces, and Binary Pulsars
我们研究的长期影响，振荡的背景超轻（模糊）宇宙学矢量场的动力学的二元系统，这种影响出现时，该领域和二进制的共振。我们首先考虑场和系统之间的引力相互作用，并用振荡的背景标量场量化主要的差异。如果这样一个领域的能量密度是足够大的，如所需的，如果它应该是所有的暗物质，我们表明，长期的影响可能会产生潜在的可观察到的签名在高精度的到达时间测量的二进制双星。然后，我们分析了长期的影响时，出现的领域是直接耦合到机构的二进制。我们表明，这项研究是特别相关的模型，模糊暗物质介导重子力$B$（或$B-L$，与$L$轻子数），由于恒星的核子量存在于恒星。我们从当前数据中获得的约束条件已经与等效原理的实验室测试具有竞争力（甚至更具约束力）。
2018-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Fifth-Force Constraints from UV-Complete Scalar-Tensor Gravity
INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）；INFN, Sezione di Catania（意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Catania（卡塔尼亚大学物理与天文学系）
研究O(N)标量多重态非最小耦合到引力的重整化群流，在相互作用、非微扰紫外完备标量-张量理论的标度律附近，发现径向模对牛顿引力产生普适的汤川修正，紫外完备性将红外数据限制在一个有限楔形区域，从而在(α,λ)平面上排除部分参数空间，其中一部分低于当前实验排除包络，因此改进的第五种力搜索可直接检验此类紫外完备标量-张量模型。
2026-06-03 gr-qc hep-ph hep-th
Constraints from orbital motions around the Earth of the environmental fifth-force hypothesis for the OPERA superluminal neutrino phenomenology
Dvali和Vikman最近提出，OPERA实验中的中微子超光速现象可能是由于地球的环境特征，自然产生了一种引力源的长程第五力，它与中微子的耦合由标度M_*（以约化普朗克质量为单位）决定。它的特征长度λ不应小于一个地球半径R_e，其上界应略小于地月距离（60 R_e）。本文解析地计算了Yukawa型第五种力对实验粒子在中心体修正场中运动的轨道效应。我们的结果是相当普遍的，因为它们不限于任何特定的λ的大小;此外，它们对粒子的任意轨道构型都是有效的，即对粒子的任何偏心率值$e$都是有效的。通过对LAGEOS II卫星激光数据的分析，发现当1 R_e <= lambda <= 10 R_e时，无量纲强度耦合参数α约束为|alpha| <= 1 10^-10-4 10^-9，对应于M_* >= 4 10 ^-9-1.6 10^-10。月球近地点允许在15 R_e <= lambda <= 60 R_e范围内获得地月对的|alpha| <= 3 10^-11，即M_* >= 3 10 ^- 4.5 10 ^-10。我们的结果既不局限于OPERA超光速情形，也不局限于Dvali-Vikman模型，在Dvali-Vikman模型中，λ = 1 R_e时，M_* = 10^-6，这与我们的界限相反：它们通常可以扩展到任何暗示Yukawa型第五种力的理论情形。
2012-03-25 astro-ph.EP gr-qc hep-ph
Technically Natural Suppression of Fifth Force
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究科）；International Center for Quantum-field Measurement Systems for Studies of the Universe and Particles (QUP), KEK（高能加速器研究机构（KEK）宇宙与粒子量子场测量系统国际中心）；Institute of Astrophysics, Central China Normal University（华中师范大学天体物理研究所）；Laboratory for Compact Object Astrophysics and Astronomical Technology, Central China Normal University（华中师范大学致密天体天体物理学与天文技术实验室）；Center for Theoretical Physics and College of Physics, Jilin University（吉林大学理论物理中心及物理学院）
本文提出通过对称性抑制第五力，利用双共形引力构造的镜像标准模型扩展，产生轻量标量子，其耦合源于标准模型与镜像部分的迹异常差异，参数无关地关联第五力强度与标量子质量。
2026-08-12 gr-qc hep-ex hep-ph
Particles and forces from chameleon dark energy
变色龙暗能量是一种物质耦合的标量场，它通过变大质量来隐藏它的第五种力。我们估计扭摆约束的剩余第五力，由于模型与重力强度耦合。像Eot-Wash这样的实验即将排除“量子稳定”的变色龙模型，在这种模型中，对变色龙场和质量的量子修正仍然很小。我们还考虑了光子耦合变色龙，这可以通过余辉实验，如追逐测试。
2012-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on flavour-dependent long-range forces from atmospheric neutrino observations at Super-Kamiokande
在最小标准模型中，可以以无异常的方式测量以下全局对称性中的任何一个：（i）$L_{e}-L_μ$，（ii）$L_{e}-L_τ$或（iii）$L_μ-L_τ$。如果对应于（i）或（ii）的规范玻色子（几乎）无质量，那么它将表现为宏观物体之间的长程成分依赖的第五种力。这种力也会影响中微子振荡，因为它的味道依赖性。我们发现，后者的效果是相当显着的，尽管非常强的约束相关的规范耦合从第五力实验。特别是，在太阳和地球的电子的$L_{e}- L_{μ,τ}$电位被证明抑制大气中微子$ν_μ\to ν_τ$振荡已被观察到在超级神冈。利用多GeV大气中微子振荡的Super-K数据，在90% CL处给出了耦合$α_{eτ}< 6.4 \times 10^{-52}$和$α_{eμ}< 5.5 \times 10^{-52}$的上界。这是一个改进的两个订单的早期第五力界在这个范围内。
2003-10-17 hep-ph
Constraints on hidden gravitons from fifth-force experiments and stellar energy loss
我们研究了与新的自旋2粒子相关的不同唯象特征。这些新的自由度，我们称之为隐藏引力子，出现在不同的高能理论中，如额外维度模型或广义相对论的扩展。在低能量下，隐藏的引力子一般可以用菲尔斯-泡利拉格朗日量来描述。它们的现象学由两个维度的常数参数化：它们的质量和它们的耦合强度。在这项工作中，我们分析了两组不同的约束。一方面，我们研究了太阳系尺度和实验室尺度上的平方反比定律的潜在偏差。为了扩大规模的限制，实验室探测器是没有竞争力的，我们还研究天体物理对象的后果。我们详细分析了可能发生在恒星内部的过程，并导致隐藏的引力子的排放，就像一个额外的能量损失源。
2017-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
New Bounds on Dark Energy Induced Fifth Forces
考虑了当标准模型中所有粒子都解耦时，低能下引力的Wilson有效作用量。当${\cal R}^2$项占主导地位时，该理论等价于具有与物质的普适耦合$β=1/\sqrt 6$的标量张量理论，对于该理论，我们给出了标量子质量$m$的强上下界，该质量是通过使用Eöt-Wash实验对平方反比定律的修正、对星系团热气体的观测和普朗克卫星对中微子质量的数据得到的。就在$m^{-1}$阶距离上介导的标量相互作用的范围而言，这导致了在将来的牛顿引力平方反比定律偏差的实验测试范围内的小间隔$4\,μm \lesssim m^{-1} \lesssim 68\, μm$。
2019-03-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Juno Mission as a Probe of Long-Range New Physics
本研究首次利用朱诺号木星轨道器的早期轨道数据，通过进动角偏移测试不违反等效原理的第五种力，在95%置信水平下排除了传播子质量约$10^{-14}$ eV的新物理参数空间。
2024-09-16 astro-ph.EP astro-ph.IM hep-ph
First preliminary tests of the general relativistic gravitomagnetic field of the Sun and new constraints on a Yukawa-like fifth force from planetary data
太阳系内行星近日点的广义相对论透镜-瑟林岁差约为每世纪10^-3角秒。最近行星轨道测定的改进可能会产生这种微小影响的第一个观测证据。事实上，最近E. V. Pitjeva根据EPM 2004星历表和一组超过317个的星历表，分别对水星、地球和火星的已知近日点速率（每世纪-0.0036 +/- 0.0050、-0.0002 +/- 0.0004和0.0001 +/- 0.0005角秒）进行了修正，000种不同的观察。这些行星的相对论性透镜-瑟林岁差预测值分别为每世纪-0.0020、-0.0001和-3 10^-5角秒，与近日点修正值一致。相对论的预测比零效应假设更适合，特别是如果水星和地球的近日点的适当线性组合，先验抵消了任何可能的偏差，由于太阳四极质量矩，被认为是。但是，实验误差仍然很大。此外，Fienga等人利用INPOP星历表独立处理的最新水星数据也初步揭示了太阳透镜-瑟林效应的存在。即将进行的行星飞行任务BepiColombo的数据将增进我们对该行星轨道运动的了解，从而提高对Lense-Thirring效应测量的精度。作为本分析的一个副产品，在大约一个天文单位（10^11 m）的尺度上，也有可能将类似汤川的第五种力的强度限制在10^-12-10^-13的水平。
2007-04-21 astro-ph gr-qc hep-ph
