Axions, their Relatives and Prospects for the Future
PVLAS合作组对线偏振激光在通过强磁场后的非零旋转的观察重新引起了人们对与光子耦合的光粒子的兴趣。轴子是这样一种粒子，在理论上是有很好动机的。然而，标准轴子模型预测的耦合和质量之间的关系与PVLAS观测相冲突。此外，光粒子与光子的耦合强度需要解释PVLAS面临天体物理学边界的麻烦。我们讨论的模型，可以避免这些界限。最后，我们提出了一些想法来测试这些可能的解释PVLAS实验。
2007-02-05 hep-ph
Evading Astrophysical Constraints on Axion-Like Particles
恒星能量损失的论点导致强烈的约束耦合$ϕγγ$的一个轻的轴子状粒子的两个光子。太阳镜，像CAST，能够把竞争的界限。PVLAS实验最近观察到在磁场中传播的激光的偏振的旋转，其可以被解释为相当强的$ϕγγ$耦合的效果。我们提出的情况下，天体物理和CAST的界限可以逃避，我们表明，PVLAS的结果可以容纳在一个模型，提供新的物理尺度是在非常低的能量。
2005-09-09 astro-ph hep-ph
Axion interpretation of the PVLAS data?
PVLAS合作最近报道了通过横向静态磁场传播的光的偏振平面的旋转的观察。这种效应可能是由于产生了一个光（m_A ~ meV），它与两个光子耦合，耦合强度为g_{Aγ} ~ 5 × 10 ^{-6} GeV^{-1}。在这里，我们回顾这些实验结果，讨论如何天体物理和日光镜的界限，这种耦合可以逃避，并强调一些实验的建议，以测试的情况。
2005-11-15 hep-ex hep-ph
Compatibility of the chameleon-field model with fifth-force experiments, cosmology, and PVLAS and CAST results
我们分析的PVLAS结果使用变色龙字段，其属性取决于环境。我们发现，假设一个失控的裸势$V(ϕ)$和一个普遍的耦合到物质，变色龙势是这样的标量场可以作为暗能量。此外，变色龙场模型与CAST结果、第五种力实验和宇宙学是相容的。
2007-08-31 astro-ph hep-ph hep-th
The Need for Purely Laboratory-Based Axion-Like Particle Searches
PVLAS信号导致了许多寻找与光子耦合的光玻色子的实验的提议。然而，如果应用天体物理学的界限，这些近期搜索探测的耦合强度远离允许的区域。但是，恒星中产生轴子状粒子的环境条件与实验室中存在的环境条件非常不同。我们考虑的情况下，耦合和轴子状粒子的质量取决于环境条件，如温度和物质密度。这可以将天体物理学的界限放宽几个数量级，刚好足以允许PVLAS信号。这为在不久的将来的实验中进行检测创造了令人兴奋的可能性。
2006-10-17 hep-ph
Axion results: what is new?
PVLAS合作已经获得了可以解释为轻轴子状粒子的结果，而CAST合作尚未发现此类粒子的任何信号。此外，PVLAS的结果与天体物理学的界限严重矛盾。我们开发了一个粒子物理模型与两个准光子和低能量标度，这些明显的不一致是规避。
2006-09-27 hep-ph
Evading the astrophysical limits on light pseudoscalars
我们研究了轻赝标量逃避天体物理界的可能性。我们认为，如果我们有一个足够强的自耦合的赝标量的太阳边界可以逃避。所需的耦合不与任何已知的实验界限相冲突。我们表明，它是可能的，以找到一个耦合范围，使最近的PVLAS实验的结果是不与任何天体物理界的冲突。
2006-07-25 astro-ph hep-ph
Axions and their Relatives
对轴子和类轴子粒子的研究现状进行了综述。特别注意的是专门用于PVLAS合作，这是在与CAST数据和天体物理学的限制冲突的最新成果。解决这个难题和新物理学的影响进行了讨论。类轴子粒子是暗物质的问题也得到了解决。
2006-08-04 hep-ph
We need lab experiments to look for axion-like particles
PVLAS信号重新引起了人们对耦合到电磁场的光玻色子的兴趣。然而，来自太阳寿命和CAST实验的天体物理界限似乎与这一结果相冲突。我们讨论了有效的模型，允许抑制生产的轴子样粒子在太阳中，从而放宽了一些数量级的界限。这说明了实验室研究的重要性。
2006-05-29 hep-ph
Impact of spin-zero particle-photon interactions on light polarization in external magnetic fields
如果用类轴子解释最近PVLAS关于线偏振激光束通过磁场后偏振态变化的结果，几乎可以肯定它不是标准的QCD轴子。考虑到这一点，我们研究了光子与自旋为零的粒子的一般有效相互作用，而不限制后者是赝标量或标量，即，宇称本征态在有效场论的最低阶，有两个5维相互作用，其中每一个先前已被单独处理的赝标量或标量粒子。通过跟踪自旋为零的粒子和光子系统在外部磁场中的演化，计算了两种实验装置：单向传输和往返传输时光的偏振态变化和跃迁几率。虽然第一个可能与自旋零粒子的天体物理来源有关，但第二个适用于PVLAS等实验室光学实验。在单向传播中，对于特殊的偏振配置可能会发生有趣的现象，例如，发生跃迁但光偏振不改变。然而，对于往返传播，赝标量或标量的偏振变化的标准结果仅由取决于两个相互作用的相对强度的因子修改。
2007-05-17 hep-ex hep-ph
Astrophysical limits on light NMSSM neutralinos
最近的研究表明，在NMSSM的框架中可以发现轻LSP中性伴子。这些候选者将逃脱已知的粒子物理学约束，即使它们相对较轻。我们现在研究可以对这些粒子设定的天体物理极限。我们表明，特别是，费米观测矮球状星系能够约束与这些候选人的参数空间。结合XENON100的实验极限，我们的结果说明了直接和间接搜索暗物质之间的互补性。然而，我们的研究结果也表明，在NMSSM方案中探测轻中性伴子将是非常困难的，因为暗物质直接和间接探测实验的灵敏度必须比目前的值提高至少六个数量级，以探索整个参数空间。最后，我们表明，参数空间兼容的CoGeNT信号（虽然不赞成的XENON100限制）不排除伽马射线，也没有无线电观测。
2011-08-03 hep-ph
Thermal twin stars within a hybrid equation of state based on a nonlocal chiral quark model compatible with modern astrophysical observations
本文将非局域手征夸克模型推广至有限温度和中微子化学势，分析混合星相结构与状态方程，发现在观测约束参数下温度高于30 MeV时存在热孪生星现象。
2024-03-01 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
A Combined Astrophysical and Dark Matter Interpretation of the IceCube HESE and Throughgoing Muon Events
我们执行一个组合的可能性分析的IceCube 6年的高能量启动事件（HESE）和8年贯穿μ子事件超过10 TeV使用两个组件的中微子通量模型。双分量通量可以是纯粹的天体物理来源，也可以是标准模型之外的贡献，例如衰变的重暗物质。我们发现，天体物理加上暗物质的解释是温和的首选目前的数据在纯粹的天体物理解释。对于天体物理中微子，我们考虑了两种不同的源味成分，分别对应于标准π介子衰变源和μ介子阻尼π介子衰变源。我们发现，后者是略优于前者作为高能量的组成部分，而低能量的组成部分并没有表现出任何这样的偏好。我们还考虑到多信使伽马射线的约束，并发现我们的两个组件的配合是与这些约束兼容，而单组件的幂律bestfit的HESE数据被排除。天体物理学加上暗物质的解释的两个组件通量被发现是温和的首选由目前的数据和伽玛射线的约束，在纯粹的天体物理学的解释。
2018-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Production of Microscopic Black Holes in a Low Planck-scale World
在将普朗克尺度降低到TeV范围的膜世界模型框架中，最近有人指出，小黑洞可以在粒子对撞机或大气中的中微子相互作用中形成。本文旨在回顾其他地方和时代的微观黑洞可能形成的：星际介质和早期宇宙。相关的衰变通道和发射粒子的传播的研究得出的结论是，尽管这样的黑洞的大的创建率，产生的粒子的量不与实验数据相冲突。这表明，从天文学的角度来看，具有大额外维度的模型使引力标度低得多，与观测结果是相容的。
2005-05-20 astro-ph gr-qc hep-ph
Axion-photon mixing in quantum field theory and vacuum energy
我们在量子场论的框架下分析了轴子-光子混合。混合场真空的凝聚结构导致对振荡公式的修正，并导致光子与轴子混合分量的真空能量不为零。这种能量产生了一种新的真空极化效应，它具有宇宙学常数状态方程$w = -1$。这个结果适用于任何均匀和各向同性的弯曲时空，以及对角度量。通过考虑实验室中可获得的磁场强度，给出了振荡公式修正的数值估计。此外，我们估计了在闵可夫斯基时空中由轴子-光子混合引起的真空能量密度。对于质量为$(10^{-3}-10^{-2}) eV$的轴子，在强磁场的存在下，可以得到一个与宇宙能量密度相一致的值，这种强磁场是天体物理学物体（如中子星或中子星）的特征。此外，对于PVLAS等实验中使用的磁场，获得了小于卡西米尔效应的能量密度值。这种能量引起的真空极化将在以后的实验中被探测到，这可能为轴子-光子混合的存在提供一个间接的证据。这项工作中提出的量子场论效应可能会导致研究轴子类粒子的新方法。
2019-01-29 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Dark Nucleosynthesis: Cross-sections and Astrophysical Signals
我们研究了暗物质束缚态的形成及其对间接探测实验的影响。我们重点讨论了暗物质是强耦合暗扇区重子的情况，并给出了光子发射时浅核束缚态以及W和Z规范玻色子形成的一般公式。这些过程可以通过电和磁跃迁发生，并产生可通过费米和HESS在单色和漫射光子测量中测试的间接信号。我们还研究了将束缚态形成截面分解为短程核部分乘以Sommerd-enhancement因子的有效性。我们发现，短距离核势往往违反因式分解，修改特别是与零能量束缚态的峰的位置。最后，我们重新审视的束缚态形成的（弱耦合）最小DM五重态，包括同位旋断裂效应，并发现它会产生间接检测信号，与当前的界限是兼容的。
2021-02-22 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Astrophysical Shrapnel: Discriminating Among Near-Earth Stellar Explosion Sources of Live Radioactive Isotopes
我们考虑了半衰期在10 $^{5}$到10 $^{8}$年之间的同位素在地球上的产生和沉积，这些同位素可能提供附近恒星爆炸的特征，将以前对核心坍缩超新星（CCSNe）的分析扩展到包括电子捕获超新星（ECSNe），超渐近巨星分支（SAGBs）星，热核/Ia型超新星（TNSNe）和Kilonovae/中子星合并（KNe）。我们重新审视以前的$^{60}$ Fe和$^{26}$ Al签名的估计，并将这些估计扩展到包括$^{244}$ Pu和$^{53}$ Mn。我们讨论了地球和月球储层中的$^{60}$ Fe信号的解释，在附近的恒星喷出~ 220万年前，表明（i）$^{60}$ Fe产量排除了TNSN和KN解释，（ii）$^{60}$ Fe信号高度限制SAGB解释，但不完全排除它们，（iii）与CCSN起源一致，和（iv）与ECSN解释高度兼容。未来的测量可以解决放射性同位素沉积随着时间的推移，我们使用Sedov爆炸波的解决方案，以说明可能的时间分辨的配置文件。测量这种剖面将独立地探测包括距离在内的爆炸特性，并将对爆炸的性质提供额外的限制。
2015-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR hep-ph
A Density Spike on Astrophysical Scales from an N-Field Waterfall Transition
混合暴胀模型是特别有趣的，因为它们导致在小尺度上的密度功率谱的尖峰，与CMB相比，同时也满足当前张量模式的界限。在这里，我们研究混合通货膨胀与$N$瀑布场共享一个全球$SO(N)$对称性。包含许多瀑布场具有避免$N>3$拓扑稳定缺陷的明显优点。我们发现，它还有另一个优点：它更容易设计模型，可以同时（i）与原始谱指数的约束兼容，这往往不利于混合模型，（ii）在天体物理学大尺度上产生尖峰。后者可能会产生重大的后果，可能会导致天体物理学上的大黑洞的形成。我们计算关联函数的时间延迟，密度扰动的措施，瀑布场产生的，作为一个收敛的幂级数在$1/N$和字段的关联函数$Δ(x)$。我们表明，对于大的$N$，两点函数是$<δt({\bf x})\,δt({\bf 0})>\,\proptoΔ^2(|{\bf x}|)/N$和三点函数是$<δt({\bf x})\,δt({\bf y})\,δt({\bf 0})>\,\proptoΔ(|{\bf x}-{\bf y}|)Δ(|{\bf x}|)Δ(|{\bf y}|)/N^2$。根据中心极限定理，尖峰尺度上的密度扰动对于大$N$是高斯的，而对于小$N$是非高斯的。
2015-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing General Relativity with Present and Future Astrophysical Observations
爱因斯坦的广义相对论在提出一个世纪后，做出了令人瞩目的预言，并被证明与所有的实验测试兼容。大多数的实验都是在弱场论中探索广义相对论，并且有理论和实验上的理由相信，当引力场很强，时空曲率很大时，广义相对论应该被修正。探测强场引力的最佳天体物理实验室是黑洞和中子星，无论是孤立的还是双星系统。我们回顾了考虑扩展广义相对论的动机。我们提出了一个（必然不完整）目录的修改后的引力理论，强场预测已计算和对比爱因斯坦的理论，我们总结了我们目前的理解紧凑的对象在这些理论的结构和动力学。我们讨论了目前的界限修改引力从二进制脉冲星和宇宙学观测，我们强调的潜力，未来的引力波的测量，以告知我们在强场制度的引力行为。
2015-12-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Narrowing the mass range of Fuzzy Dark Matter with Ultra-faint Dwarfs
模糊暗物质（FDM）是天体物理小尺度问题激发的一个有吸引力的暗物质候选者，在这些尺度上具有丰富的现象学。我们仔细检查FDM模型，更具体地说，FDM粒子的质量，通过银河系超暗矮（UFD）星系的动力学分析。我们使用18个UFD的样本对FDM粒子的质量进行迄今为止最强的约束，使用这里使用的样本的子集更新以前的边界。我们发现，大多数的样品UFD更喜欢FDM粒子质量比$10^{-21}\mathrm{eV}$重。特别地，Segue 1提供了最强的约束，具有$m_ψ=1.1^{+8.3}_{-0.7}\times10^{-19}\mathrm{eV}$。这里发现的约束是第一个与文献中发现的其他各种独立的宇宙学和天体物理学边界兼容的约束，特别是与使用莱曼- $α$森林的最新边界。我们还发现，在这项工作中获得的约束是不兼容的发光矮星系的边界，已经指出，在以前的工作中使用UFD。这可能表明，虽然是一个可行的暗物质模型，但FDM模型解决小尺度问题可能具有挑战性。
2021-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
