New polarimetric constraints on axion-like particles
我们表明，轴子粒子的参数空间可以严格限制使用类星体偏振的高精度测量。稳健的限制来自光学圆偏振和类星体的线偏振分布的测量范围。作为一种展望，这一技术可以通过使用即将到来的星载X射线偏振仪观测位于星系团后面的物体来改进。
2012-04-27 astro-ph.CO
Detecting circular polarisation in the stochastic gravitational-wave background from a first-order cosmological phase transition
我们讨论了螺旋湍流产生的随机引力波背景（SGWB）的圆偏振的可观测性以下的一阶宇宙学相变，使用的模型，包括直接和逆能量级联的影响。我们探讨的强度的引力波信号和它的偏振依赖于螺旋分数，$ζ_*$，过渡的强度，$α$，气泡的大小，$R_*$，和温度，$T_*$，在过渡完成。我们计算了LISA实验中SGWB强度和偏振信号的预期信噪比，以一种对底层粒子物理模型最小敏感的方式探索参数空间。我们发现，SGWB偏振的发现通常比测量总SGWB信号更具挑战性，但对于具有大气泡尺寸和大量偏振分数的适当强的过渡是可能的。
2020-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Axion-Photon conversion via circular polarization imprints in the CMB $V$-mode observations
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文提出利用CMB V模式观测中的圆偏振印记来约束轴子类粒子的参数空间，通过研究轴子-光子转换机制在宇宙微波背景中的影响，探讨了磁场对光子圆偏振度的影响，并指出在最优情况下，40 GHz的CLASS观测可以探测到之前未被约束的轴子-光子耦合参数范围。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Probing Axions via Light Circular Polarization and Event Horizon Telescope
本文利用事件视界望远镜的偏振测量，研究轴子-光子-黑洞磁场相互作用对光偏振的影响，提出离壳轴子散射可产生显著圆偏振，从而为约束超轻类轴子参数空间和探测黑洞附近轴子特征提供新途径。
2023-04-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The MeerKAT Thousand-Pulsar Polarisation Array II: Searches for Ultralight Axion-Like Dark Matter
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院理论物理研究所）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那高等物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学技术学院）
利用MeerKAT千脉冲星阵列监测的50颗高信噪比脉冲星，通过极化阵列搜索银河系内超轻类轴子暗物质，在质量范围[10^{-23},10^{-20}] eV内未发现显著信号，并给出了最严格的Chern-Simons耦合上限。
2026-05-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Quasar polarization with two axionlike particles
最近的研究表明，类星体的可见光不存在圆偏振，严重限制了类轴子粒子（ALP）作为线偏振产生的解决方案的解释。此外，类似于先前在光学波段进行的观测，新观测到的类星体无线电波长的线性偏振，使得ALP的情况与两种观测中的至少一种不一致。在这项研究中，我们将这种情况下，两个轴子一样的粒子，一个标量和另一个赝标量。我们发现，标量和赝标量的影响相互抵消，从而抑制圆极化，同时保持一致的线极化，在可见光和无线电波波段观察。
2013-07-23 astro-ph.CO hep-ph
New constraints on very light pseudoscalars
几乎无质量的类轴子粒子是天体物理学观测的兴趣，在文献中确实存在对其参数空间的一些限制。在这里，我们建议把新的约束这些粒子使用偏振，特别是不同类星体之间观察到的偏振差异。
2012-04-30 astro-ph.CO
Constraining the photon coupling of ultra-light dark-matter axion-like particles by polarization variations of parsec-scale jets in active galaxies
超轻暗物质可能由质量低于10^（-19）eV的类轴子粒子组成。这些粒子的双光子相互作用影响了通过暗物质传播的辐射的偏振。粒子的玻色凝聚体的相干振荡引起通过凝聚体的发射的偏振平面的周期性变化。我们估计这种影响，并分析MOJAVE VLBA偏振观测明亮的下游功能在秒差距尺度的活动星系的喷流。通过不观测周期性极化变化，我们能够将超轻暗物质类轴子粒子的光子耦合限制在<~ 10^（-12）/GeV的水平，质量在~5*10^（-23）eV和~1.2*10^（-21）eV之间。
2018-11-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Galaxy Cluster Thermal X-Ray Spectra Constrain Axion-Like Particles
类轴子粒子（ALP）和光子在磁场存在下相互转换。在keV能量的环境中的星系团，转换概率可以成为未抑制的轻ALP。将热X射线光子转换为ALP可以在星系团热韧致辐射谱中引入台阶状特征，我们认为现有的星系团X射线数据应该足以将低质量区$m_a \lesssim 1 \times 10^{-12}\,{\rm eV}$中ALP的边界扩展到$M \sim 7\times 10^{11}\, {\rm GeV}$，对于$10^{11}\, {\rm GeV} < M \lesssim 10^{12}$ GeV的光ALP，产生了有趣的和独特的观测特征，可以通过现有的和即将到来的X射线来探测（和潜在的X射线偏振）观测星系团。
2015-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Spin Hall effect of light in inhomogeneous axion field
研究了平坦Robertson-Walker宇宙中弱非均匀轴子场中光的自旋输运，导出了圆偏振光的自旋霍尔效应。把deSitter相中轴子场的原始量子涨落作为不均匀性的起源，我们证明了相关器的共形不变性决定了圆偏振宇宙射线路径的均方根（r.m.s）涨落.我们解释如何可以实验确定的均方根波动。
2020-11-18 astro-ph.CO gr-qc
Axion-like Dark Matter Constraints from CMB Birefringence
类轴子粒子是由Peccei-Quinn机制激发的暗物质候选者，并且也出现在有效场论中，其中它们的质量和光子耦合是独立的。我们用标准的$g_{aγ}\,a\,F_{μν}\tilde F^{μν}/4$耦合光子来估计在振荡的类轴子粒子（ALP）背景中圆偏振光的色散。这导致ALP暗物质的双折射或线偏振的旋转。宇宙微波背景（CMB）双折射极限$Δα\lesssim (1.0)^\circ$使我们能够约束轴子-光子耦合$g_{aγ} \lesssim 10^{-17}-10^{-12}\,{\rm GeV}^{-1}$，对于超轻ALP质量$m_a \sim 10^{-27} - 10^{-24}$ eV。这比以前的轴子-光子耦合极限提高了四个数量级。未来CMB的观察可能会将限制再收紧一到两个订单。
2019-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Searches for signatures of ultra-light axion dark matter in polarimetry data of the European Pulsar Timing Array
本研究利用 EPTA 的十二颗亮线偏振脉冲星数据，结合频率学派与贝叶斯方法搜寻超轻 ALPs 暗物质诱导的单色偏振振荡，给出耦合常数限制并识别出电离层系统误差信号。
2024-12-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Axion-photon conversion in stochastic magnetic fields
Kobe University（神户大学）；Kyoto University（京都大学）
研究随机磁场中轴子-光子转换，通过假设高斯磁场，用功率谱表示光子强度和极化的期望值与方差，发现其与相关长度、传播距离和轴子质量有关，还揭示了极化、方差及圆极化峰值等特性及统计量间的一致性关系。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
V-mode Polarization in Axion Inflation and Preheating
我们研究了在与费米子和规范场耦合的轴子暴胀中原始圆（“V-模式”）极化的产生，特别注意（p）再加热。我们构造了$V$的功率谱，发现了一个以$n_V=4$为指标的蓝倾斜谱。这与暴胀子的主要衰变通道（直接费米子与直接光子产生）无关
2017-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dissecting axion and dark photon with a network of vector sensors
我们开发的矢量传感器网络的形式主义，敏感的信号的某些空间分量，以确定光轴子或暗光子背景的属性。这些玻色子场有助于探测器中的矢量信号，包括触发自旋进动的有效磁场、屏蔽室中的有效电流以及物质上的力。一对矢量传感器和分离它们的基线之间的相互作用可以潜在地揭示玻色子的丰富信息，包括角分布、偏振模式、源定位和宏观圆偏振。使用这样的网络，人们可以识别潜在信号的微观性质，例如区分轴子-费米子耦合和与暗光子的偶极耦合。
2022-07-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing the axion-photon coupling with space-based gravitational waves detectors
提出修改空间引力波探测器光学平台，用圆偏振器替换半波片，以测量轴子暗物质引起的真空双折射，虽灵敏度略降但使LISA等成为低轴子质量最灵敏实验。
2025-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detectability of the chiral gravitational wave background from audible axions with the LISA-Taiji network
本文利用LISA-Taiji网络对手征引力波背景进行参数估计，发现轴子-暗光子和轴子-聂-严耦合的归一化模型参数及圆偏振参数在1-sigma置信水平下能被高精度约束。
2025-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Optical Ring Cavity Search for Axion Dark Matter
我们提出了一个新的实验，以寻找轴子暗物质的区别的相位速度的左，右手偏振光子。我们的光学腔测量两个圆偏振的激光束之间的谐振频率的差异。我们的谐振腔设计采用了双通结构，实现了零模实验，并对环境干扰有很高的共模抑制。我们估计潜在的灵敏度的轴子质量$m \lesssim 10^{-10}$ eV的轴子光子耦合常数$g_{aγ}$。在低质量范围$m \lesssim 10^{-15}$ eV中，我们可以实现$g_{aγ} \lesssim 3\times 10^{-16} ~\text{GeV}^{-1}$，其超出电流约束几个数量级。
2018-11-29 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Dark matter axion detection in the radio/mm-waveband
我们讨论了通过两种机制探测轴子暗物质：自发衰变和共振转换在中子星磁层。对于衰变，我们表明，亮度温度信号，而不是通量，是一个不太模糊的措施，用于选择候选对象。这主要是由于望远镜有限的光束宽度，使人们无法对来自物体的总通量敏感。考虑到这一点，我们认为，大的表面质量密度的银河系中心或室女星系团中心提供了最好的机会，通过自发衰变改善当前的轴子-光子耦合的约束。对于中子星的情况下，我们首先进行了详细的研究混合磁化等离子体。我们推导出输运方程的轴子光子系统通过受控的梯度展开，使我们能够解决非均匀的质量壳约束任意动量。然后，我们推导出一个非微扰的朗道-齐纳公式的转换概率有效的范围内的相对论和非相对论的轴子，并表明，标准的微扰共振转换振幅是一个截断的结果在非绝热限制。我们的处理表明，下落的暗物质轴子通常在磁层中非螺旋地转换。我们描述了一维混合方程的局限性，并解释了三维效应如何激活新的光子偏振，包括纵向模式，并说明这些参数与数值模拟在更高的维度。我们发现，无线电信号的带宽是由多普勒展宽的相对运动的中子星相对于观察者。因此，我们得出结论，来自共振衰变的无线电信号比以前认为的要弱，这意味着人们依赖于局部密度峰值来探测较弱的轴子-光子耦合。
2020-06-17 astro-ph.CO
Plasma lensing with magnetic field and a small correction to the Faraday rotation measurement
该研究探讨了等离子体透镜中磁场引起的双折射效应，指出几何旋转对法拉第旋转测量的修正作用，并发现低频下几何旋转占主导，且透镜放大可提高圆偏振事件的探测概率。
2023-04-26 astro-ph.CO
Axion Dark Matter Search with Interferometric Gravitational Wave Detectors
轴子暗物质对圆偏振光的相速度进行微分。本文提出了一种利用线性光腔测量相位差的方案。如果将该方案应用于先进LIGO类（类宇宙探测器）引力波探测器的法布里-珀罗臂，则在轴子质量为$m \simeq 3\times 10^{-13}$ eV（$2\times10^{-15}$ eV）时，对轴子-光子耦合常数$g_{\text{a}γ}$的潜在灵敏度达到$g_{\text{a}γ} \simeq 8\times10^{-13}$ GeV $^{-1}\, (4 \times 10^{-14}$ GeV $^{-1})$，并在质量为3个数量级时保持在该灵敏度附近。此外，其灵敏度在$m = 1.563\times10^{-10}$ eV（$1.563\times10^{-11}$ eV）处具有达到$g_{\text{a}γ} \simeq 10^{-14}$ GeV $^{-1}$ $(8\times10^{-17}$ GeV $^{-1})$的尖锐峰值。这种灵敏度可以在不损失对引力波的任何灵敏度的情况下实现。
2019-10-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
