利用CAST实验寻找太阳轴子

First results of the CAST-RADES haloscope search for axions at 34.67 $μ$eV

We present results of the Relic Axion Dark-Matter Exploratory Setup (RADES), a detector which is part of the CERN Axion Solar Telescope (CAST), searching for axion dark matter in the 34.67$μ$eV mass range. A radio frequency cavity consisting of 5 sub-cavities coupled by inductive irises took physics data inside the CAST dipole magnet for the first time using this filter-like haloscope geometry. An exclusion limit with a 95% credibility level on the axion-photon coupling constant of g$_{aγ}\gtrsim 4\times10^{-13} \text{GeV}^{-1}$ over a mass range of 34.6738 $μ$eV < $m_a$ < 34.6771 $μ$eV is set…

用CAST探测eV-scale轴子

Probing eV-scale axions with CAST

我们使用欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）装置寻找太阳轴子或其他耦合到两个光子的赝标量粒子。而我们以前已经报告的结果，从CAST与抽空的磁铁孔（第一阶段），设置限制较低的质量轴子，在这里，我们报告的结果，从CAST的磁铁孔充满了\hefour气体（第二阶段）的可变压力。气体的引入产生折射光子质量$m_γ$，从而实现与$m_γ$匹配的那些轴子质量\ma的最大可能转换率。在160个不同的压力设置下，我们扫描了高达约0.4 eV的\ma，每个设置获取约2小时的数据。当磁铁指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们将$\gag\lesssim 2.17\times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$的轴子-光子耦合的典型上限设置为$\ma \lesssim 0.4$ eV的95% CL，确切的结果取决于压力设置。排除的参数范围涵盖了现实的轴子模型与Peccei-Quinn尺度附近的$f_{\rm a}\sim10^{7}$ GeV。目前，在CAST第二阶段的第二部分，我们正在寻找质量高达约1.2 eV的轴子使用\hethree作为缓冲气体。

CERN轴子太阳望远镜（CAST）的现状与展望

The CERN Axion Solar Telescope (CAST): status and prospects

CAST实验正在CERN进行。它将利用一个退役的大型强子对撞机测试磁铁，通过在磁场内将其转换为光子来寻找太阳轴子。该磁体的磁场为9特斯拉，长度为10米，安装在一个平台上，可以垂直移动约8度，水平移动约40度。根据这些数据，我们预计当轴子质量m < ~10^-2 eV时，轴子-光子耦合的灵敏度为~5 x 10^-11 GeV^-1，当轴子质量m < ~2 eV时，充气管的灵敏度为10^-10 GeV^-1。

对CAST实验中轴子-光子耦合极限的改进

An improved limit on the axion-photon coupling from the CAST experiment

我们已经搜索了太阳轴子或类似的粒子，耦合到两个光子使用欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）设置与所有探测器的改进条件。当磁体指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们将95% CL下的轴子-光子耦合上限设定为8.8 x 10^{-11} GeV^{-1}，此时m_a <~ 0.02 eV。这一结果是轴子质量范围较广的最佳实验极限，对于m_a <~ 0.02 eV的情况，也取代了以前从球状星团恒星的能量损失论证中得出的极限。

来自CERN轴子太阳望远镜（CAST）的第一批结果

First results from the CERN Axion Solar Telescope (CAST)

假设具有双光子相互作用的类轴子粒子将通过Primakoff过程在太阳中产生。在实验室的磁场（"轴子太阳镜“）中，它们将被转化为能量为几千电子伏的X射线。使用退役的LHC试验磁体，CAST在2003年期间已经运行了大约6个月。本文介绍了这些数据分析的第一批结果。没有观察到高于背景的信号，这意味着当m_a <~0.02 eV时，在95% CL下，轴子-光子耦合的上限< 1.16 10^{-10} GeV^-1。这个极限与恒星能量损失的极限相当，而且比以前在这个轴子质量范围内的任何实验都要严格得多。

用CAST寻找~（57）Fe核M1-transition发射的14.4 keV太阳轴子

Search for 14.4 keV solar axions emitted in the M1-transition of 57Fe nuclei with CAST

我们已经搜索了14.4 keV的太阳轴子或更一般的类轴子粒子（ALP），这可能是在M1核跃迁的57 Fe，通过使用轴子到光子的转换在欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）与真空磁铁孔（阶段I）。当磁体指向太阳时，单能X射线不存在过剩，我们对耦合到两个光子和一个核子g_{aγ}的赝标粒子的耦合常数设置了与模型无关的约束|-1.19 g_{aN} ^{0}+ g_{aN} ^{3}|对于m_{a} <0.03 eV，在95%置信水平下，<1.36 \times 10^{-16} GeV^{-1}。

利用CAST上的新型GridPix探测器搜寻通过轴子-电子耦合$g_{ae}$产生的太阳轴子

Search for solar axions produced through the axion-electron coupling $g_{ae}$ using a new GridPix detector at CAST

本文利用CAST上的新型7-GridPix探测器搜寻通过轴子-电子耦合产生的太阳轴子，在约160小时数据中未发现显著超出本底的信号，从而对$g_{ae}\cdot g_{aγ}$设定了优于此前太阳轴子望远镜的新上限，并展示了GridPix技术在稀有事件搜寻中的潜力。

用~ 3 He缓冲气体CAST搜索sub-eV质量太阳轴子

CAST search for sub-eV mass solar axions with 3He buffer gas

欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）已经通过使用3 He作为缓冲气体来扩展对太阳轴子的搜索。在T=1.8 K时，这允许更大的压力设置，因此比我们以前使用4 He的测量对更高的轴子质量敏感。在252个不同的压力设置下，每一个都采集了大约1小时的数据，我们扫描了轴子质量范围0.39 eV < m_a < 0.64 eV。当磁体指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们设定了一个典型的轴子-光子耦合上限，g_ag < 2.3 x 10^{-10} GeV^{-1}，CL为95%，精确值取决于压力设置。KSVZ轴子被排除在我们的质量范围的上端，这是有史以来第一次对太阳轴子的搜索。将来我们将把我们的研究扩展到m_a < 1.15 eV，与宇宙学热暗物质边界相重叠。

用CAST寻找低能太阳轴子

Search for low Energy solar Axions with CAST

我们已经开始开发一种探测器系统，对eV能量范围内的单光子敏感，以适当地耦合到CAST磁体端口之一。这个系统应该打开一个窗口，可以探测到太阳发射的低能类轴子粒子。初步测试涉及一个冷却的光电倍增管耦合到CAST磁铁通过伽利略望远镜和切换40米长的光纤。该系统在理想条件下已经达到了探测器的极限背景水平，并在CAST进行了两次太阳跟踪运行。这样的测量以前从来没有用轴子日光镜做过。我们将介绍这些运行的结果，并简要讨论未来的探测器的发展。

用CAST gamma-ray量热计寻找~ 7 Li和D（p，gamma）~ 3 He核衰变的太阳轴子辐射

Search for solar axion emission from 7Li and D(p,gamma)3He nuclear decays with the CAST gamma-ray calorimeter

我们提出了一个高能量的轴子发射信号从7 Li（0.478 MeV）和D（p，γ）3 He（5.5 MeV）核跃迁使用低背景γ射线量热计在第一阶段的CAST实验搜索的结果。这些所谓的“强子轴子”可以为长期存在的强CP问题提供解决方案，并且可以从太阳核心的核M1跃迁中发射出来。这是第一次这样的搜索高能赝标玻色子与核子耦合进行使用日光镜的方法。未发现高于背景的过量信号。

Axion太阳镜更新：CAST和IAXO的状况

Axion helioscopes update: the status of CAST and IAXO

自从他们提出强CP问题的一个很好的解决方案以来，将近35年，轴子仍然是暗物质的少数可行候选者之一，尽管仍然无法检测到。大多数探测方法都是基于它们与光子的耦合，其中最敏感的方法之一是日光镜技术。我们报告的当前状态的欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜和未来的国际轴子天文台（IAXO）。最近的结果从第二部分的CAST阶段II，其中的磁铁孔充满了3 He气体在可变的压力实现灵敏度的轴子质量高达1.2 eV，提出。目前，在升级X射线探测器和安装第二个X射线光学器件之后，CAST有望提高其对静止质量低于0.02 eV/c^2的太阳轴子的灵敏度。与此同时，它正在探索低能物理前沿的其他可能性。另一方面，第四代轴子日光镜IAO旨在将CAST的轴子-光子耦合性能提高1-1.5个数量级。给出了该项目建造专用磁铁、光学器件和X射线探测器的详细信息。

用$^{57}$ Fe寻找太阳轴子单色分量的建议

Proposal to search for a monochromatic component of solar axions using $^{57}$Fe

介绍了一种寻找几乎单色太阳轴子的实验方法。在这种方法中，我们可以利用轴子-夸克耦合来寻找太阳轴子，而不依赖于轴子-光子耦合。介绍了Kr \v cmar的最新实验结果。

CAST：在CERN上寻找太阳轴子

CAST: A search for solar axions at CERN

欧洲核子研究中心的新轴子太阳望远镜在2002年9月开始收集数据：CAST（欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜）使用退役的LHC偶极磁铁将假定的太阳轴子或类轴子粒子转换为可检测的光子。前所未有的偶极磁体强度和长度（9.5 T，10 m）导致了对这些粒子的预测灵敏度首次超过了天体物理学的限制，增加了发现的机会。X射线聚焦光学器件和最先进的探测器技术的使用使得地面实验的背景极低。简要的现状报告，重点是跟踪和控制系统和未来可能的扩展。

基于氙基Micromegas探测器的CAST扩展运行对轴子-光子耦合的新上限

A new upper limit on the axion-photon coupling with an extended CAST run with a Xe-based Micromegas detector

本研究通过扩展CAST运行（使用IAXO探路者探测器并部分采用氙基气体混合物），将曝光时间翻倍，未检测到太阳轴子信号，将轴子-光子耦合上限（mₐ≲0.02 eV）提升至5.8×10⁻¹¹ GeV⁻¹（95%置信水平），为IAXO未来探测器配置提供技术见解。

Search for Dark Matter Axions with CAST-CAPP

The CAST-CAPP axion haloscope, operating at CERN inside the CAST dipole magnet, has searched for axions in the 19.74 $μ$eV to 22.47 $μ$eV mass range. The detection concept follows the Sikivie haloscope principle, where Dark Matter axions convert into photons within a resonator immersed in a magnetic field. The CAST-CAPP resonator is an array of four individual rectangular cavities inserted in a strong dipole magnet, phase-matched to maximize the detection sensitivity. Here we report on the data acquired for 4124 h from 2019 to 2021. Each cavity is equipped with a fast frequency tuning mechanis…

利用强磁场和X射线探测器直接寻找太阳轴子

Direct search for solar axions by using strong magnetic field and X-ray detectors

我们在实验室的强磁场中，利用轴子转化为X射线的过程，寻找太阳核中可能产生的轴子。太阳轴子的特征是，当太阳在磁性日光镜的接受范围内时，它所探测到的X射线的速率会增加。由于没有这样的信号，我们将轴子耦合到两个光子$g_{aγγ}\equiv 1/M < 6.0\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的置信水平限制为95%，前提是轴子质量为$m_a<0.03$ eV。耦合的限制是4.5倍，比最近的实验结果更严格。这是第一个对$g_{aγγ}$的灵敏度高于太阳年龄限制的实验。

用BGO探测器探测5.5 MeV太阳轴子的轴电效应

Search for axioelectric effect of 5.5 MeV solar axions using BGO detectors

用BGO探测器在低本底条件下探测了$ p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ(5.5 \rm{MeV})$反应中产生的太阳轴子的轴电吸收。在90%的置信水平下，得到了一个与模型无关的轴子-核子和轴子-电子耦合常数的极限值：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 2.9\times 10^{-9}$。对质量在（0.1 - 1）MeV范围内的强子轴子$|g_{Ae}| \leq (1.4 - 9.7)\times 10^{-7}$，得到了轴子-电子耦合的约束条件.

由类韧致辐射过程产生的太阳强子轴子的搜寻

Search for solar hadronic axions produced by a bremsstrahlung-like process

我们已经寻找强子轴子，这可能是在太阳中产生的韧致辐射的过程，并观察到在HPGe探测器的轴电效应。在95% C. L时，强子轴子质量m_a的保守上限小于334 eV.得出我们的实验方法是基于轴子-电子耦合，它不包括轴子-核子耦合，这遭受了很大的不确定性相关的味道单重轴矢量矩阵元的估计。

The 3 cavity prototypes of RADES, an axion detector using microwave filters at CAST

The Relic Axion Detector Experimental Setup (RADES) is an axion search project that uses a microwave filter as resonator for Dark Matter conversion. The main focus of this publication is the description of the 3 different cavity prototypes of RADES. The result of the first tests of one of the prototypes is also presented. The filters consist of 5 or 6 stainless steel sub-cavities joined by rectangular irises. The size of the sub-cavities determines the working frequency, the amount of sub-cavities determine the working volume. The first cavity prototype was built in 2017 to work at a frequency…

低本底环境中的pn型CCD：CAST X射线望远镜的探测器本底

pn-CCDs in a Low-Background Environment: Detector Background of the CAST X-ray Telescope

欧洲核子研究中心（CERN）的CAST实验正在寻找来自太阳的轴子。轴子是一种赝标粒子，三十年前由理论激发，旨在解决强CP问题。与中性伴子一起，轴子是最有希望的暗物质候选者之一。在过去的两年中，CAST实验一直在收集数据，在质量范围低于0.1 eV的情况下，对轴子与光子的耦合设定了一个上限，比任何其他太阳轴子搜索都更加严格。2005年，CAST将进入一个新的实验阶段，将实验的灵敏度扩展到更高的轴子质量。CAST实验从高能物理学和X射线天文学的技术中获益匪浅：超导原型LHC磁体用于通过逆Primakoff效应将潜在的轴子转换为1-10 keV范围内可检测的X射线。CAST最灵敏的探测器系统是空间技术的一个副产品，一个Wolter I型X射线光学器件与为欧空局的XMM-牛顿任务开发的原型pn-CCD相结合。与其他稀有事件搜索一样，背景抑制和彻底的屏蔽概念对于尽可能提高实验的灵敏度至关重要。在这种情况下，CAST提供了一个机会，研究背景的pn-CCD和其长期的行为在陆地环境中的未来空间应用的可能影响。我们将根据2002年以来获得的数据，包括我们的背景模拟的初步结果，对CAST的pn-CCD的探测器背景进行系统的研究。

New CAST Limit on the Axion-Photon Interaction

During 2003--2015, the CERN Axion Solar Telescope (CAST) has searched for $a\toγ$ conversion in the 9 T magnetic field of a refurbished LHC test magnet that can be directed toward the Sun. In its final phase of solar axion searches (2013--2015), CAST has returned to evacuated magnet pipes, which is optimal for small axion masses. The absence of a significant signal above background provides a world leading limit of $g_{aγ} < 0.66 \times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$ (95% C.L.) on the axion-photon coupling strength for $m_a \lesssim 0.02$ eV. Compared with the first vacuum phase (2003--2004), the se…

用CAST实验寻找太阳轴子的结果和前景

Results and perspectives of the solar axion search with the CAST experiment

将介绍利用欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）进行太阳轴子搜索的情况。通过使用$^3$ He作为缓冲气体获得的最新结果使我们能够将我们的灵敏度扩展到比我们以前使用$^4$ He测量的更高的轴子质量。在252个不同的压力设置中的每一个下采集大约1小时的数据，我们已经扫描了轴子质量范围0.39 eV $ \le m_{a} \le $ 0.64 eV。当磁体指向太阳时，由于没有过量的x射线，我们将g $_{aγ} \le 2.3\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的典型上限设定为95% C. L。精确值取决于压力设置。CAST发表的结果代表了光子与轴子和其他类似的奇异粒子耦合的最佳实验极限，这些粒子被称为WISPs（弱相互作用的细长粒子），在所考虑的质量范围内，该极限首次进入QCD轴子模型所青睐的区域。对于质量高达1.16 eV的轴子，初步的灵敏度也将显示出达到g $_{aγ} \le 3.5\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$在95% C. L时的轴子-光子耦合的平均上限。将提出将CAST方案延长至2014年的预期敏感性。此外，还将提出新的日光镜实验的长期选择。

东京轴子太阳镜实验

The Tokyo Axion Helioscope Experiment

介绍了东京大学太阳轴子搜索实验的初步结果。我们利用轴子日光望远镜寻找太阳核心中可能产生的轴子。太阳镜由一个超导磁体组成，磁场强度为4特斯拉，超过2.3米。由于没有轴子信号，我们为轴子质量$m_a < 0.03$ eV设置了轴子与两个光子耦合的95%置信水平上限$g_{aγγ} < 6.0 \times 10^{-10} GeV^{-1}$。这是第一个对$g_{aγγ}$的灵敏度超过从太阳年龄考虑推断的极限的太阳轴子搜索实验。

国际轴子天文台（IAXO）

The International Axion Observatory (IAXO)

国际轴子天文台（IAXO）是新一代轴子日光观测仪，目标是对10 $^{12}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的灵敏度，即比目前CAST所实现的灵敏度高1 - 1.5个数量级。该项目依赖于磁场体积的改进以及X射线聚焦光学器件和低背景探测器的广泛使用，这些创新已经在CAST中成功测试。IAXO的其他物理学案例可能包括检测电子耦合轴子，用于解决白矮星异常，遗迹轴子，以及各种更通用的类轴子粒子（ALP）和其他新的激发在基本粒子物理学的低能前沿。这篇文章是我们的论文[1]的总结，我们参考了更多的细节。

迈向新一代轴子太阳镜

Towards a new generation axion helioscope

我们研究了新一代轴子日光望远镜的可行性，这是迄今为止最雄心勃勃和最有前途的太阳轴子探测器。我们表明，在磁场体积，X射线聚焦光学和探测器背景的大的改进是可能的，超出了在欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）实现。对于强子模型，对$\gagamma\gtrsim {\rm few} \times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的灵敏度是可以想象的，超过CAST灵敏度1- 1.5个数量级。如果轴子也耦合到电子，太阳产生更大的流量为相同的佩切-奎因尺度值，允许一个探测更广泛的模型。除了轴子暗物质的搜索，这个实验将是有史以来最敏感的轴子搜索，达到或超过了SN 1987 A的严格界限，并可能测试轴子解释的异常白矮星冷却，预测$m_a$的几个meV。在轴子之外，这种新仪器将探测各种各样的轴子样粒子（ALP）和其他新的激发在基本粒子物理学的低能前沿完全未探索的参数范围。

CERN轴子太阳望远镜作为大额外维探测器

CERN Axion Solar Telescope as a probe of large extra dimensions

我们探讨了欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）的潜在测试存在的大额外的维度。CAST实验最初是为了寻找太阳轴子而提出的，其灵敏度应该提供轴子-光子耦合的极限g_{aγγ} <5 × 10 ^{-11} GeV^{-1}甚至更低。对耦合常数的预期限制比当前实验结果严格十倍。这个界限第一次超出了天体物理学考虑所规定的界限。作为一个调谐实验，计划探索轴子质量区域高达约1 eV，CAST也将对卡鲁扎-克莱因大质量态的存在敏感。因此，至少在两个压强下探测到X射线可能是大额外维度的特征。根据这个要求，我们发现CAST可以测试（两个）大的额外维度，如果m_{PQ} <1/（2 R），则（共同）紧致化半径R低至约250 nm，如果1/（2 R）< m_{PQ}，则低至约370 nm，其中m_{PQ}是Peccei-Quinn质量。

CAST的X射线望远镜

The X-ray Telescope of CAST

欧洲核子研究委员会的轴子太阳望远镜（CAST）自2003年以来一直在运行并收集数据。CAST实验的主要目标是寻找一种假想的赝标玻色子，即轴子，它可能产生于太阳的核心。CAST的基本物理过程是基于时间反演的普里马科夫效应，通过该效应，轴子可以在外部电磁场中转换为可检测的光子。预期所得X射线光子的热分布在1 keV与7 keV之间。CAST的最灵敏的探测器系统是pn-CCD探测器与Wolter I型X射线镜系统的组合。利用CAST的X射线望远镜，本底降低了2个数量级以上，从而第一次可以探测出轴子光子耦合常数g_agg，而不受g_agg < 1 x 10^-10 GeV^-1的最佳天体物理约束。

用于暗物质搜索的Micromegas：CAST/IAXO和TREX-DM

Micromegas for dark matter searches: CAST/IAXO & TREX-DM

目前最引人注目的暗物质候选者是WIMP和轴子。在这项工作中探索的适用性gasesous时间投影室（TPC）与微网格气体结构（Micromegas）的搜索这些粒子。在粒子探测器中，这两种粒子在非常低的能量下都会产生非常低的速率。Micromegas探测器可以提供低背景速率和低能量阈值，这是由于读出的高粒度、放射性纯度和均匀性。小型（几厘米宽）的Micromegas探测器被用来对CERN轴子太阳望远镜（CAST）实验中预期的轴子诱导的x射线信号进行成像。我们展示了在CAST中获得的本底水平和进一步将它们降低到国际轴子天文台（IAXO）所要求的值的前景。我们还介绍了TREX-DM，用于轴子研究的Micromegas的放大版本，但这次致力于低质量WIMP检测。TREX-DM是一种基于Micromegas的高压TPC，旨在容纳数百克轻核（氩或氖），其能量阈值可能在100 eV水平。详细描述了探测器，以及地面调试和表征阶段的结果。此外，TREX-DM的背景模型，以及预期的灵敏度，这可能会超出目前的实验限制。

用$^4$ He填充的CAST寻找新的太阳轴子

New solar axion search in CAST with $^4$He filling

欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）在一个翻新的大型强子对撞机测试磁铁的9 T磁场中搜索$a\toγ$转换，该磁铁可以指向太阳。两个平行的磁体孔可以填充有可调节压力的氦气，以使X射线折射质量$m_γ$与轴子搜索质量$m_a$匹配。在真空阶段（2003- 2004年）之后，这对$m_a\lesssim0.02$ eV是最佳的，我们在2005- 2007年使用$^4$ He覆盖0.02- 0.39 eV的质量范围，在2009- 2011年使用$^3$ He从0.39- 1.17 eV扫描。在改进了探测器和屏蔽后，我们于2012年返回$^4$ He，研究了0.2 eV（我们早期搜索的“候选设置”）和0.39--0.42 eV左右的狭窄$m_a$范围，即$^4$ He可达到的轴子质量上限范围，以“跨越轴子线”KSVZ模型。我们将轴子-光子耦合的极限改进为$g_{aγ}< 1.47\times10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$（95%C. L.），取决于压力设置。自2013年以来，我们已经回归真空，并致力于显著提高灵敏度。

用3^He缓冲气体搜索CAST太阳轴子：关闭热暗物质间隙

CAST solar axion search with 3^He buffer gas: Closing the hot dark matter gap

欧洲核子研究中心（CERN）的轴子太阳望远镜（CAST）已经完成了用3^He缓冲气体对太阳轴子的探测，探测范围为0.64 eV < m_a <1.17 eV。由于当磁体指向太阳时没有多余的X射线，我们设定了一个典型的轴子-光子耦合上限，g_ag < 3.3 x 10^{-10} GeV^{-1}，CL为95%，具体值取决于压力设置。未来的直接太阳轴子搜索将集中在增加对较小g_a值的灵敏度上，例如通过目前讨论的下一代日光镜IAO。

检验太阳轴子与暗物质轴子假说的实验

Experiments to test the hypothesis for solar and dark matter axions

本文教学性地介绍暗物质轴子与太阳轴子的直接搜寻实验，基于轴子-双光子耦合，并展望近期潜在变革性进展。

寻找由$p + d \rightarrow\rm{^3He}+ A$反应产生的太阳轴子

Search for Solar Axions Produced in the $p + d \rightarrow\rm{^3He}+ A$ Reaction

在$p+d\rightarrow \rm{^3He}+γ(5.5 \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收的搜索进行了两个BGO探测器放置在一个低背景设置。得到了一个与模型无关的轴子-光子和轴子-核子耦合极限：$|g_{Ae}\times g_{AN}| \leq 3.2\times 10^{-9} (m_A=0)$ .轴子-电子耦合常数的约束条件，获得了在$(0.1-1.0)$ MeV范围内的质量的轴子：$g_{Ae}\leq (1.8-9.0)\times 10^{-7}$。对于质量为$m_A > 2m_e$的轴子，测定了来自$A\rightarrow e^-+e^+$衰变的太阳正电子通量。利用现有的行星际正电子通量的实验数据，得到了质量在$(1.2-5.4)$ MeV范围内的轴子的一个新的轴子-电子耦合常数约束：$g_{Ae} \leq (1-5)\times 10^{-17}$ .

利用轴电效应寻找康普顿过程和韧致辐射产生的太阳轴子

Search for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung using axioelectric effect

本文研究了硅原子中由于韧致辐射和康普顿过程而产生的轴子的轴电效应。使用放置在低背景设置中的Si（Li）检测器检测轴子。其结果是，一个模型无关的约束的轴子-电子耦合常数$|g_{Ae}| \leq 2.2\times 10^{-10}$已获得，这导致界限$m_{A}\leq$ 7.9 eV和$m_{A}\leq$ 1.4 keV的DFSZ和KSVZ模型中的轴子的质量，分别（90% C. L.）。

利用COSINE-100搜寻太阳玻色子暗物质的年度调制

Search for solar bosonic dark matter annual modulation with COSINE-100

本文利用COSINE-100的2.82年数据通过年度调制方法首次搜寻太阳暗光子及DFSZ/KSVZ太阳轴子，未发现信号并给出90%置信水平上限，同时展示了COSINE-200的预期灵敏度。

用$^{57}$ Fe寻找太阳轴子单色分量的建议

A proposal to search for a monochromatic component of solar axions using $^{57}$Fe

本文提出了一个新的实验方案来寻找几乎单色的太阳轴子，它的存在迄今还没有被讨论过。当太阳中热激发的$^{57}$ Fe弛豫到其基态时，就会产生轴子，并且可以在实验室中通过相同核素的共振激发来检测。详细的计算表明，激发速率高达10个事件/天/kg- $^{57}$ Fe。可以使用测辐射热计或液体蒸发器有效地检测激励。

用于轴子研究的Micromegas低本底X射线探测

Low background x-ray detection with Micromegas for axion research

轴子日视镜的目标是通过在实验室磁场中将太阳轴子转换为x射线来探测太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中最新的Micromegas装置已经实现了1.5 $\times10^{-6}$ \ckcs的背景水平，比第一代CAST探测器获得的背景水平低100多倍。这种改进是由于主动和被动屏蔽技术的发展，离线歧视技术允许高度颗粒读出模式，以及使用的放射纯检测器组件。将介绍为减少背景水平而进行的密集研发的状况，包括在测试台架上操作复制探测器以及对探测器设置和探测器响应进行详细的Geant 4模拟，这使得人们能够逐步了解背景起源。目前在Canfranc地下实验室（LSC）运行的测试装置中达到的最佳水平低至$\sim10^{-7}$ \ckcs，显示了该技术在未来IAO中应用的良好前景。

利用$^{169}$ Tm核共振吸收寻找Primakoff转换产生的太阳轴子

Search for Solar Axions Produced by Primakoff Conversion Using Resonant Absorption by $^{169}$Tm Nuclei

研究了$^{169}$ Tm核对Primakoff太阳轴子的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\to ^{169}$ Tm $^*$ $\to ^{169}$ Tm $ + γ$（8.41 keV）。为此目的，使用Si（Li）检测器和置于低背景设置内的$^{169}$ Tm靶。结果得到了一个新的轴子-光子耦合和轴子质量的限制条件：$g_{Aγ}({GeV}^{-1})\cdot m_A(eV)\leq1.36\cdot10^{-5}$（90% c.l.）。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子质量的上限-- $m_A\leq$ 191 eV（90% c. l）。

Telling Solar Neutrinos from Solar Axions When You Can't Shut Off the Sun

The XENON1T experiment recently reported an excess of events at low electron recoil energies, which may be due to interactions of solar neutrinos inside the detector via a large neutrino magnetic moment. We point out that a $^{51}$Cr neutrino source placed close to the detector can directly test this hypothesis.

在$^{57}$ Fe核中寻找M1跃迁中太阳轴子的共振吸收

Search for Resonant Absorption of Solar Axions Emitted in M1 Transition in $^{57}$Fe Nuclei

研究了14.4keV太阳轴子在$^{57}$ Fe靶上的共振吸收。放置在低本底装置内的Si（Li）探测器用于探测14.4 keV核能级去激发中出现的$γ$ -量子：$A+\rm{^{57}Fe} \to \rm{^{57}Fe^{*}} \to \rm{^{57}Fe} + γ$。得到了强子轴子质量的新上限：$m_{A} \leq 151$ eV（90% C. L.）（$S$ =0.5，$z$ =0.56）。

用Li-7寻找太阳轴子

Search for solar axions using Li-7

我们描述了一种新的方法来寻找太阳能，近单色强子轴子，后者被建议在太阳核中创建的第一激发水平的Li-7，在478 keV之间的M1过渡，和基态。由于多普勒展宽，原则上这些轴子可以通过地球上相同核素的共振吸收来检测。Li-7的激发核是在太阳内部通过Be-7电子捕获产生的，因此轴子伴随着能量为384 keV的Be-7太阳中微子的发射。一个实验已经产生了强子轴子质量的上限为32千电子伏，在95%的置信水平。

在太阳轴子望远镜中利用轴子磁共振向QCD轴子逼近

Inching toward the QCD Axions with Axion Magnetic Resonance in Helioscopes

该研究将轴子-磁共振（AMR）机制从激光实验拓展至轴子太阳望远镜，应用于CAST实验遗留数据并对IAXO实验做预测，显著提升了对QCD轴子等的探测灵敏度。

利用地球磁场探测太阳轴子

Detecting solar axions using Earth's magnetic field

我们表明，太阳轴子转换为光子在地球的磁层可以产生的x射线通量，平均能量\sim 4千电子伏，这是可测量的黑暗面的地球。地球磁场的小被一个大的磁化体积所补偿。对于质量小于10^{-4} eV的轴子，一个有效面积为10^4 cm ^2的低地球轨道X射线探测器指向太阳核心，可以在一年内探测到10^{-11} GeV^{-1}的光子-轴子耦合。因此，这种新方法的灵敏度将超过目前实验室限制的数量级。

降低Micromegas X射线探测器的本底能级和能量阈值

Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches

轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术，选择放射纯材料，离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器，其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室（LSC），以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后，我们提出了一些想法和结果，降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏，使用高透明的窗口，自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子，亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。

康普顿过程和韧致辐射对太阳轴子电子-轴子耦合的限制

Constraints on the axion-electron coupling for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung

对康普顿过程（$γ+e^-\rightarrow e^-+A$）和类韧致辐射过程（$e^-+Z \rightarrow Z+e^-+A$）产生的太阳轴子进行了研究。在这两种情况下的轴子通量取决于轴子-电子耦合常数。寻找$^{169}\rm{Tm}$低核能级的共振激发：$A+^{169}$ Tm $\rightarrow ^{169}$ Tm $^*$ $\rightarrow ^{169}$ Tm $+ γ$（8.41 keV）。Si（Li）探测器和$^{169}$ Tm靶安装在低本底装置内，用于探测8.41 keV的$γ$ -射线。由此得到了一个新的与模型无关的轴子-电子耦合和轴子-核子耦合的约束条件：$g_{Ae}\times|g^0_{AN}+ g^3_{AN}|\leq 2.1\times10^{-14}$。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子-电子耦合和轴子质量$g_{Ae}\times m_A\leq3.1\times10^{-7}$ eV（90% c.l.）的上限。对于DFSZ和KSVZ模型，轴子质量的极限分别为$m_A\leq$ 105 eV和$m_A\leq$ 1.3 keV（90% c.l.）。

用Fe-57寻找太阳轴子

Search for Solar Axions Using Fe-57

我们已经做了一个搜索的Fe-57 γ射线的能量14.4 keV的单色太阳轴子的共振吸收引起的，提出了森山。提出的轴子建议从太阳发射，在第一，热激发态和基态的Fe-57之间的M1跃迁。强子轴子质量的上限为745 eV，在95%的置信水平下得到，假设z=0.56和S=0.5。

太阳轴子的X射线探测

X-Ray Searches for Solar Axions

太阳核心中热产生的轴子在穿过太阳大气层时通过与磁场的相互作用几乎可以直接转换为X射线。这个转换过程的结果将是在圆盘中心的几keV X射线的扩散中心集中源;它将具有已知的尺寸，大约是太阳直径的10%，并且光谱分布类似于太阳核心的黑体光谱。其空间结构的细节将取决于太阳大气中的质量和场的分布。源的亮度取决于这些因素以及未知的耦合常数和未知的轴子质量;这种粒子是假设的，尚未发现其存在的确凿证据。我们将太阳磁场环境描述为一个轴子/光子转换器，并讨论了三个太阳X射线观测站（Yohkoh，RHESSI和Hinode）现有和专用观测所获得的上限

在$^{83}$ Kr核的M1跃迁中发射的9.4- keV太阳轴子质量的新极限

New limit on the mass of 9.4-keV solar axions emitted in an M1 transition in $^{83}$Kr nuclei

利用安装在巴克桑中微子天文台低本底装置内的正比计数器，对$^{83}\rm{Kr}$核对太阳轴子的共振吸收进行了研究。得到的等截面和等矢量轴-核子耦合$|g_3-g_0|\leq 1.69\times 10^{-6}$的模型独立上限，使我们能够设定强子轴质量的新上限为$m_{A}\leq 130$ eV（95\%C. L.）通常接受的值为$S$ =0.5和$z$ =0.56。

Re-examining the Solar Axion Explanation for the XENON1T Excess

The XENON1T collaboration has observed an excess in electronic recoil events below $5~\mathrm{keV}$ over the known background, which could originate from beyond-the-Standard-Model physics. The solar axion is a well-motivated model that has been proposed to explain the excess, though it has tension with astrophysical observations. The axions traveled from the Sun can be absorbed by the electrons in the xenon atoms via the axion-electron coupling. Meanwhile, they can also scatter with the atoms through the inverse Primakoff process via the axion-photon coupling, which emits a photon and mimics t…

Probing high-energy solar axion flux with a large scintillation neutrino detector

We investigate the 5.49 MeV solar axions flux produced in the $p(d,\, ^{3}{\rm He})a$ reaction and analyze the potential to detect it with the forthcoming large underground neutrino oscillation experiment Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO). The JUNO detector could reveal axions through various processes such as Compton and inverse Primakoff conversion, as well as through their decay into two photons or electron-positron pairs inside the detector. We perform a detailed numerical analysis in order to forecast the sensitivity on different combinations of the axion-electron ($ g_{ae}…

用BGO辐射热计探测太阳轴子的轴电效应

Search for axioelectric effect of solar axions using BGO scintillating bolometer

用BGO探测器在低本底条件下探测了$ p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的太阳轴子的轴电吸收。在90%的置信水平下，得到了一个与模型无关的轴子-核子和轴子-电子耦合常数的极限值：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$。对质量在（0.1 - 1）MeV范围内的强子轴子$|g_{Ae}| \leq (0.96 - 8.2)\times 10^{-8}$，得到了轴子-电子耦合的约束条件.

用Borexino探测器寻找$p(d,\rm{^3He})A$反应产生的太阳轴子

Search for Solar Axions Produced in $p(d,\rm{^3He})A$ Reaction with Borexino Detector

使用Borexino探测器对$p+d\rightarrow\rm{^3He}+A (5.5 \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子进行了搜索。轴子到光子的康普顿转换，${\rm A}+e\rightarrow e+γ$，轴电效应，${\rm A}+e+Z\rightarrow e+Z$，轴子到两个光子的衰变，${\rm A}\rightarrow2γ$，和逆Primakoff转换的核，${\rm A}+Z\rightarrowγ+Z$，被认为是。轴子-电子（$g_{Ae}$）、轴子-光子（$g_{Aγ}$）和等矢量轴子-核子（$g_{3AN}$）耦合的模型独立极限得到：$|g_{Ae}\times g_{3AN}| \leq 5.5\times 10^{-13}$和$|g_{Aγ}\times g_{3AN}| \leq 4.6\times 10^{-11} \rm{GeV}^{-1}$在$m_A <$ 1 MeV（90% c.l.）。这些限制比以前使用核反应堆和加速器的实验室实验中获得的限制强2-4个数量级。

IAXO -国际轴子天文台

IAXO - The International Axion Observatory

国际轴子天文台（IAXO）是下一代轴子日光望远镜，其目标是对轴子-光子耦合的灵敏度达到几个10^{-12} GeV^{-1}，即比目前最灵敏的轴子日光望远镜--欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）的灵敏度高出1-1.5个数量级。提高IAXO灵敏度的关键因素是磁场体积的增加以及X射线聚焦光学器件和低背景探测器的广泛使用，这些创新已经在CAST成功测试。用来解释白矮星冷却的电子耦合轴子、遗迹轴子和各种更通用的类轴子粒子（ALP）以及基本粒子物理学低能前沿的其他新激发，可以为IAO提供额外的物理动机。

用CsI（Tl）晶体探测器寻找太阳轴子

Search for solar axions with CsI(Tl) crystal detectors

介绍了在阳阳地下实验室进行的韩国隐形质量搜索（KIMS）实验对太阳轴子的搜索结果。太阳轴子通过CsI（Tl）晶体中的轴电效应转化为电子，将产生低能电子反冲事件。使用来自34，596 $\rm kg \cdot days$的曝光的数据，我们设定了一个90%置信水平的上限，对轴子质量小于1 keV/ $\rm c^2$的$1.39 \times 10^{-11}$的轴子-电子耦合$g_{ae}$。这个极限低于太阳中微子的间接束缚，并且完全排除了DFSZ和KSVZ模型中分别重于0.48 eV/ $\rm c^2$和140.9 eV/ $\rm c^2$的QCD轴子。

Canfranc地下实验室用小型锗探测器探测粒子暗物质和太阳轴子

Particle Dark Matter and Solar Axion Searches with a small germanium detector at the Canfranc Underground Laboratory

一个小型的天然丰度锗探测器最近在Canfranc地下实验室（西班牙比利牛斯山）运行，其屏蔽和过载条件比同一探测器以前运行时有所改善。在这些条件下，72.7公斤/天的照射量与探测器以前的操作相比，目前的本底改进约为一个数量级。这些新数据已被应用于直接搜索WIMP和太阳轴子。新的WIMP排除图，改善目前的低质量的界限的报告。本文还提出了一个限制的轴子光子耦合从分析的数据寻找一个Primakoff轴子光子转换和布拉格散射晶体内。