Searching for a 0.1-1 keV Cosmic Axion Background
弦论模在z \sim 10^{12}处的原初衰变自然会产生能量为0.1 - 1 keV的暗辐射宇宙轴子背景（CAB）。这种CAB可以通过天体物理磁场中的轴子-光子转换来探测，从而在极紫外和软X射线波段产生准热过剩。即使对于\ll 10^{-11} GeV^{-1}的轴子-光子耦合，也可以产生实质性的和可观察的光度。我们认为轴子-光子转换可以解释观测到的星系团中软X射线的过量发射，也可能对弥散未分辨的宇宙X射线背景有贡献。我们列出了一些相关的预测的情况。
2014-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-like particles and the propagation of gamma rays over astronomical distances
在这个小审查中，轴子类粒子（ALP）和高能光子之间的混合可能表现在天文距离传播被认为是。我们讨论的证据异常透明的宇宙从遥远的伽玛射线源的合奏观测，提出了一般的形式主义的ALP光子混合，并解释这种机制可能会消除异常。我们提出了ALP参数的相关值，并讨论了未来的方法来验证的情况下，发现粒子的问题。
2020-04-17 astro-ph.HE hep-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays from Axion Stars
我们提出了一个模型，其中超高能宇宙射线产生的中子星和轴子星之间的碰撞。这种宇宙射线的加速是由电场$\sim 10^{15} (B/10^{12} {G}) {eV} {cm}^{-1}$引起的，而电场是由中子星的强磁场$B>10^{12}$ G在轴子星中产生的。正如我们之前所展示的，当磁场小得多时，类似的碰撞会产生伽马射线暴，例如$\sim 10^{10}$ G。如果我们假设轴子的质量是$\sim 10^{-9}$ eV，我们就可以解释伽马射线暴$\sim 10^{54}$ erg的巨大能量以及宇宙射线$\sim 10^{20}$ eV的超高能量。此外，事实证明，这些轴子星是MACHO的合理候选者。我们指出了观测轴子星发出的单色辐射的可能性。
2000-03-09 hep-ph
Constraints on Axions from a Theoretical Model of Spatially-Extended Gamma-Ray Emission from Neutron Stars
fiziSim LLC（fiziSim有限责任公司）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文基于中子星作为扩展源的理论模型，探讨了轴子在伽马射线中的发射特性，提出了更严格的轴子质量限制。
2022-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Axion Bose-Einstein Condensation
QCD轴子是冷暗物质的一个很好的候选者。冷轴子是在早期宇宙中通过真空重排列、轴子弦衰变和轴子畴壁衰变产生的。我们发现，冷轴子通过它们的引力自相互作用热化，并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。因此，轴子暗物质的行为与其他提出的暗物质形式不同。差异是可以观察到的。
2017-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Axion and dark photon limits from Crab Nebula high energy gamma-rays
对蟹状星云宇宙亚PeV伽马射线的观测开启了在数百TeV尺度上测试宇宙射线光子透明度的可能性。假设没有偏离源伽马射线发射由于加速电子逆康普顿散射，更高的事件能量可以扩展新物理的影响的约束;我们考虑伽马射线和轴子/暗光子之间的振荡，加上暗光子暗物质的情况下伽马射线吸收的衰减效应。结合最近的AS $γ$和HAWC亚PeV数据与早期的MAGIC和HEGRA数据，类轴子粒子在$10^{-7}-10^{-6}$ eV质量范围内最受约束，其中耦合$g_{aγ}$被约束为低于${1.8}\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$。相比之下，伽马射线通量衰减由于振荡与暗光子导致一个非常弱的约束的混合参数; $ε\lesssim$ 0.2之间的$10^{-7}$和$10^{-6}$ eV的暗光子质量。来自暗光子暗物质的直接散射将质量在$6$和$400$ eV之间的$ε\lesssim$限制为$ε\lesssim$ 0.01。
2021-02-20 astro-ph.HE hep-ph
QCD axion dark matter and the cosmic dipole problem
本文研究了通过引入源于Peccei-Quinn对称性自发破缺的QCD轴子作为暗物质，来解决遥远星系数量计数与CMB推导出的宇宙偶极之间差异问题的可能性。
2023-07-11 astro-ph.CO hep-ph
X Rays from Old Neutron Stars Heated by Axion Stars
我们证明了轴子玻色子星与孤立的具有强磁场（$>10^8$ Gauss）的老中子星碰撞，通过加热中子星而使其辐射出X射线。这种中子星的表面温度变成了$10^5 K \sim 10^6 K$。我们认为这些可能是ROSAT巡天观测到的X射线源的候选者。我们讨论了一种可能的方法来识别这样的中子星。我们还指出，碰撞产生的单色辐射的频率由轴子质量的爆发。
1999-06-14 hep-ph
Reconciling hints on axion-like-particles from high-energy gamma rays with stellar bounds
最近有两个不同的研究小组声称，在银河系超新星和超新星遗迹的伽马射线中观察到的光谱调制可能是由于光子在大尺度银河系磁场中转化为超轻的类轴子粒子（ALP）。虽然我们显示所需的最佳拟合光子ALP耦合，$g_{aγ} \sim 2 \times 10^{-10}$ GeV ${}^{-1}$，是一致的约束，从观察到的光子ALP混合在真空中，这是在冲突与其他界限，特别是从CAST太阳轴子限制，从氦燃烧寿命在球状星团，并从非观测的伽马射线与SN 1987 A一致。为了调和这些不同的结果，我们提出，在物质的环境效应将抑制ALP生产在致密的天体物理等离子体，允许放松以前的界限，使它们兼容的光子ALP转换在低密度银河系介质。如果这种解释是正确的，那么所声称的ALP信号将在下一代实验室实验（如ALPS II）中实现。
2021-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Theorem: A Static Magnetic N-pole Becomes an Oscillating Electric N-pole in a Cosmic Axion Field
我们证明了经典的麦克斯韦方程组，包括轴子电磁异常源项，宇宙轴子场诱导振荡的电N-时刻的任何静态磁N-时刻。这是一个简单的结果，任何一个上过电动力学研究生一年级课程的人都可以得到。
2016-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Imprints of XENON1T Axions
最近XENON 1 T观测到的电子反冲过剩有一个可能的解释，即太阳轴子与电子耦合。如果这样的轴子在重组时仍然是相对论性的，它们也会以额外辐射成分的形式留下宇宙印记，其参数是有效中微子数$ΔN_\text{eff}$。我们探索最小的情况下，在未来的CMB调查可检测到的信号：民主耦合到所有费米子的轴子，辐射产生的轴子-电子耦合，DFSZ框架的QCD轴子。对于所有情况，预测的$ΔN_\text{eff}$均大于$0.03-0.04$，接近CMB-S4实验的$2σ$预测灵敏度。这开启了用宇宙学观测来检验XENON 1 T过剩的太阳轴子解释的可能性。
2020-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Isotropic cosmic birefringence from an oscillating axion-like field
本文提出类轴子场在复合时期快速振荡产生各向同性宇宙双折射的新机制，通过引入不对称势避免传统模型的效应抵消，产生显著EB谱并衰减EE谱，为暗物质研究提供新方向。
2025-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence from Monodromic Axion Dark Energy
最近报道的普朗克2018偏振数据中的非零各向同性双折射角为轴子的新物理学提供了诱人的暗示。在本文中，我们解释了这一点的弦论的动机轴子与monodromy潜在的暗能量的作用。在这种情况下，使用双折射测量和对暗能量状态方程的约束，我们发现一个上限的轴子衰减常数为$f_a \lesssim 10^{16}$ GeV。这自然地给出了一个GUT量级的能量标度，并解决了传统轴子暗能量模型的超普朗克场范围的理论问题。我们进一步研究了宇宙双折射对基本理论的影响，以及它对弦沼泽地结构的影响。最后，我们讨论了振荡功能的暗能量部门和预期的宇宙双折射层析成像。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Axions explain the formation of supermassive black holes at cosmic dawn
University of Florida（佛罗里达大学）
该研究提出轴子作为暗物质可能解释宇宙早期超大质量黑洞的形成机制。
2026-01-05 astro-ph.HE hep-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays and Gamma Ray Bursts from Axion Stars
我们提出了一个中子星和轴子星碰撞产生超高能宇宙射线和伽马射线暴的模型。这种宇宙射线的加速是由电场$\sim 10^{15} (B/10^{12} {G}) {eV} {cm}^{-1}$造成的，而这个电场是由中子星上相对较强的磁场$B>10^{12}$ G在轴子星上感应出来的。另一方面，当磁场相对较小时，类似的碰撞产生伽马射线暴，例如$\leq 10^{10}$ G。假设轴子质量为$\sim 10^{-9}$ eV，我们可以解释伽马射线暴$\sim 10^{54}$ erg的巨大能量以及宇宙射线$\sim 10^{20}$ eV的超高能量。我们估计的碰撞中的能量释放率，我们发现，该速率大致同意与观察。此外，我们表明，这些轴子星MACHO的似是而非的候选人。由于轴子星在磁场下感应出振荡的电流，因此会发射出可观测到的单色辐射。
2000-08-29 astro-ph hep-ph
Cosmic Ray Protons Illuminate Dark Matter Axions
宇宙射线质子在轴子或类轴子粒子（ALP）的空间均匀但随时间变化的场中传播，以一种让人想起在优选背景中带电粒子的切伦科夫辐射的方式发射光子。我们计算了光子的发射率和能谱，并讨论了利用目前正在建设的平方公里阵列探测光子的可能性。在非检测的情况下，约束可以放置在参数空间的ALP的质量之间的$10^{-7}$ eV和$10^{-5}$ eV的假设下，他们是暗物质的主要成分。
2011-08-16 astro-ph.HE hep-ph
Supernova axions convert to gamma-rays in magnetic fields of progenitor stars
本文利用SN1987A及前身星磁场约束更高质量轴子（至10^-3 eV），并提议GALAXIS卫星星座探测未来超新星及中子星并合产生的轴子伽马射线信号。
2025-09-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Reionization during the dark ages from a cosmic axion background
最近有人指出，后暴胀时期重场的原始衰变将产生相对论性类轴子粒子（ALP）的宇宙背景，从而导致今天宇宙中的额外辐射。原始磁场会在黑暗时代触发这些ALP转化为亚MeV光子。这种光子流会使宇宙早期再电离，在总光学深度上留下一个显著的印记，以重新组合$τ$。利用$τ$的电流测量和普朗克实验对额外辐射含量$ΔN_{\rm eff} $的限制，我们对ALP-光子转换提出了一个强的限制。也就是说，我们得到的产品上的上限的光子ALP耦合常数$g_{aγ}$倍的磁场强度$B$下降到$g_{aγ} B \gtrsim 6 \times 10^{-18} \textrm{GeV}^{-1} \textrm{nG} $的超轻ALP。
2016-05-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Cosmic Axion Background
目前对宇宙轴子遗迹的搜寻主要依赖于非相对论性的轴子和构成暗物质。然而，在早期宇宙中可以大量产生轻轴子，并在今天保持相对论性，从而构成宇宙$\textit{axion}$背景（C $a$ B）。作为轴子源的典型例子，我们考虑热生产，暗物质衰变，参数共振和拓扑缺陷衰变。每一个都有一个特征频谱，可以在轴子直接探测实验中搜索。我们专注于轴子光子耦合和研究的灵敏度的当前和未来版本的ADMX，HAYSTAC，DMRadio，和ABRACADABRA的C $a$ B，发现在寻找暗物质收集的数据可以被重新利用，以检测轴子能量密度远低于所设定的限制由宇宙的能量预算的测量。通过这种方式，直接探测相对论遗迹提供了一个强大的新机会来了解早期宇宙，并有可能发现轴子。
2022-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Isotropic cosmic birefringence from string axion domain walls without cosmic strings, and DESI results
本文提出弦轴子畴壁在复合后形成可解释 ACT 等观测到的各向同性宇宙双折射，且山顶轴子的非谐效应可贡献暗能量并联系 DESI 结果。
2025-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Axion
我回顾了强CP问题的轴子解和宇宙轴子研究的现状。
1998-02-24 astro-ph hep-ph
A Proposed Network to Detect Axion Quark Nugget Dark Matter
同步探测器网络可以增加在轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中发现QCD轴子的可能性。类似的网络也可以区分AQN发射的X射线和背景信号。这些网络可以提供关于暗物质通量（如果有的话）的方向性及其速度分布的信息，因此可以测试标准晕模型。我们发现，检测AQN诱导的轴子的最佳配置是一个三角形的网络站相距100公里。对于X射线，最佳网络是四面体单元的阵列。
2020-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Feasibility Study for Measuring Geomagnetic Conversion of Solar Axions to X-rays in Low Earth Orbits
我们提出了一个详细的计算的预期率的太阳轴子的地磁转换为X射线（GECOSAX）沿轨道的X射线卫星。我们使用真实的卫星轨道和传播时间。一个现实的地球磁场，它正确地占其空间不均匀性模型，使用。我们还考虑了地球大气对X射线传播的影响，计算了轴子-光子转换概率。为了估计轴子-光子耦合g_{aγ}可能的灵敏度，我们使用SUZAKU卫星对预期背景的实际测量。假设探测器面积为10^3 cm ^2，数据约为10^6 s，我们证明，对于质量m_a<10^{-4} eV的轴子，从GECOSAX得到的2 σ极限g_{aγ} <（4.7-6.6）乘以10 ^{-11} GeV^{-1}是可以实现的。这显著超过了当前实验室对g_{aγ}的敏感性。
2009-03-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Axion-like particles as ultra high energy cosmic rays?
如果E>4 10^{19} eV的超高能宇宙射线（UHECR）如最近的研究所建议的那样在宇宙学距离上起源于BL Lacertae，则GZK截止的缺失与标准模型粒子性质不一致。轴子可以逃脱GZK截止，但即使在大尺度磁场中光子和轴子之间的相干转换和反向转换也不足以产生所需的通量。然而，人们可以构建其他新的（伪）标量中性粒子的模型，这些粒子的特性允许源中粒子产生的足够速率和大气中簇射产生的足够速率来解释观测结果。作为一个明确的例子，这样的粒子，我们认为超对称模型与轻sgoldstinos。
2001-03-27 astro-ph hep-ph
Comments on Axions, Domain Walls, and Cosmic Strings
一段时间以来，轴子一直被认为是暗物质的可能候选者。它们可以通过错位产生，但有人认为，当暴胀发生在佩西-奎因跃迁之前时，宇宙弦可以产生可观的产物。这是广泛模拟的主题。但我们有理由怀疑轴子弦的可能作用。我们回顾和阐述这些问题，并认为参数字符串已经占随机错位角的假设。我们回顾和阐述这些问题，并提供了几个定性的参数字符串已经占随机错位角的假设参数。这些论点是基于弦解的集体模式的考虑，在特定模型中轴子辐射的计算，以及模拟的回顾。
2021-11-18 astro-ph.CO hep-ph
B-modes from Post-inflationary Gravitational Waves Sourced by Axionic Instabilities at Cosmic Reionization
我们发现，轴子类粒子，只耦合到不可见的暗光子可以产生可见的B模式信号周围的再电离时代。轴子场在再电离前不久开始滚动，导致暗光子的快子不稳定性。这就产生了一个指数增长的暗光子量子源标量度规模式和引力波，留下一个印记的再电离重子。张量模式修改宇宙微波背景（CMB）的极化在再电离，产生可见的B模式签名的下一代CMB实验的参数范围，满足目前的实验约束。
2021-11-08 astro-ph.CO hep-ph
Multimodal axion emissions from Abelian-Higgs cosmic strings
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Department of Physics, Tohoku University（东北大学物理系）；Cosmology, Gravity, and Astroparticle Physics Group, Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院宇宙理论物理中心宇宙学、引力与天体粒子物理组）
研究通过宇宙弦碰撞产生轴子，发现低能和高能区域均有轴子发射，其中低能轴子可解释冷暗物质，高能轴子可作为暗辐射，GeV级轴子可解释暗物质丰度并预测可观测暗辐射。
2026-04-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Classicality and Quantum Break-Time for Cosmic Axions
我们调查的长度的有效期的经典描述的宇宙轴子场。为此，我们首先表明，我们可以理解的振荡轴子解决方案的期望值在一个潜在的相干量子态。一旦我们考虑了轴子的自相互作用，量子态就会演化，使得它的期望值开始偏离经典解。这个过程的时间尺度定义了量子破裂时间。对于我们宇宙中假设的暗物质轴子场，我们证明了量子破裂时间超过宇宙年龄许多数量级。这一结论与轴子模型的具体性质无关。因此，基于振荡宇宙轴子场的经典近似的实验搜索是完全合理的。此外，我们指出，经典非线性和真正的量子效应的区别是至关重要的计算在任何系统的量子破缺时间。我们的分析也可以适用于其他类型的暗物质，被描述为经典流体的平均场近似。
2017-10-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational waves from axion-like particle cosmic string-wall networks
类轴子粒子（ALP）是暗物质（DM）的一个引人注目的候选者，其产生与弦壁网络的形成有关。如果由弦包围的墙持续存在，这就要求势能具有多个局部极小值（$N>1$），它们必须在成为主导之前湮灭。它们主要湮灭为引力波和非相对论性ALP。我们表明，对于ALPs以外的QCD轴子，这些引力波，如果在低于100 eV的温度下产生，可以检测到未来的宇宙学探测ALPs的质量从$10^{-16}$到$10^{6}$ eV，可以构成整个DM。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter detection via lepton cosmic rays
最近的PAMELA和FERMI实验对轻子宇宙射线的观测，将我们对星际介质和宇宙射线源的理解推向了前所未有的水平。暗物质在轻子宇宙射线上的印记是对PAMELA的正电子过剩和FERMI的总电子通量的最令人兴奋的解释。或者，超新星是具有解释这些观测结果的相同潜力的天体物理学对象。在这项工作中，我们提出了轻子宇宙射线的天体物理来源和暗物质信号的正电子过剩和电子总通量的可能痕迹的最新研究。
2010-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axions from patchy screening of the cosmic microwave background
本研究利用普朗克卫星CMB观测数据构建轴子斑驳屏蔽图，与unWISE星系巡天数据互相关未发现轴子证据，在95%置信水平下约束了特定质量范围轴子的光子耦合，补充了现有轴子搜寻方法。
2024-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Accelerated cosmic expansion, mass creation, and the QCD axion
本研究提出由隐藏规范群轴子场能量密度持续创生驱动宇宙加速膨胀的机制，通过其与构成暗物质的QCD轴子的能级交叉生成初始能量密度，为宇宙巧合疑难提供新解。
2025-05-21 astro-ph.CO hep-ph
Black Holes as Catalysts for Cosmic String Detection and Axion Dark Matter Genesis
Dr. Vishwanath Karad MIT-World Peace University（Dr. Vishwanath Karad MIT-世界和平大学）
研究黑洞附近宇宙轴子弦的衰变，发现其加速衰变并减少寿命，为轴子暗物质探测提供观测特征。
2026-04-15 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Axion Dark Matter from Cosmic String Network
通过晶格模拟研究后暴胀宇宙弦辐射轴子暗物质丰度，确认对数标度行为，提出新型弦识别方法并推导轴子质量下限。
2024-07-16 astro-ph.CO hep-ph
No evidence for axions from Chandra observation of magnetic white dwarf
具有$g_{aγγ} \sim {\rm few} \times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的超轻轴子可以解决许多天体物理异常，例如意外的~TeV透明度，异常的恒星冷却和来自附近中子星的X射线过量。然而，我们表明，这样的轴子是严重限制的非观测的X射线从磁白矮星（MWD）RE J 0317 -853使用~40 ks的数据从一个专门的观察与钱德拉X射线天文台。轴子可以通过电子韧致辐射在MWD的核心产生，然后在磁层中转换为X射线。X射线的非观测将轴子-光子耦合约束为$g_{aγγ} \lesssim 5.5 \times 10^{-13} \sqrt{C_{aγγ}/C_{aee}}$ GeV $^{-1}$，对于轴子质量$m_a \lesssim 5 \times 10^{-6}$ eV，置信度为95%，其中$C_{aee}$和$C_{aγγ}$为电子和光子的无量纲耦合常数。考虑到$C_{aee}$是从重整化群中产生的，我们的结果强烈地不利于$g_{aγγ} \gtrsim 4.4 \times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$，即使对于没有紫外贡献的模型$C_{aee}$。
2021-04-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Implications of the Cosmic Birefringence Measurement for the Axion Dark Matter Search
我们表明，最近的宇宙双折射效应的约束，由于暗能量可以与约束的耦合的轴子暗物质的光子，依靠一个简单的模型的两个轴子对齐机制与周期性的潜力。由于电势的排列，两个场的一个线性组合提供了一个几乎平坦的方向，并作为暗能量，而另一个组合提供了一个陡峭的方向，并作为暗物质。这个方案解决了已知的暗能量单场模型的概念问题，并预测了我们宇宙暗区上看似不同的约束之间的联系。
2022-10-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Search for Cosmic Axions using an Optical Interferometer
高精细光学腔可用于寻找质量范围为10^{-6}< m_a <10^{-4} eV的宇宙轴子。双臂或单臂腔都是合适的，并且在任一情况下，信号作为谐振边带施加在载波上。假设局域轴子密度通常为500 MeV/cm ^3 [8]，KSVZ轴子线[4] g/m_a = 0.4 Gev^{-2}，在一年的搜索中就可以在整个质量范围内达到。
2009-06-09 hep-ph
Novel Physics with International Pulsar Timing Array: Axionlike Particles, Domain Walls and Cosmic Strings
在NANOGrav之后，IPTA合作也报告了随机引力波背景的强有力证据。这一暗示对基础物理学有着非常重要的意义。利用IPTA最近公布的第二批数据，我们试图寻找光的新物理信号。并对可听轴子、畴壁和宇宙弦模型给出了新的约束。我们发现，对应于衰变常数$F\approx5\times10^{17}$ GeV和轴子质量$m_a\approx2\times10^{-13}$ eV从NANOGrav数据的最佳拟合点被排除由IPTA在超过$2σ$置信水平。固定耦合强度$λ=1$，我们得到了$Z_2$对称性破缺尺度$η>135$ TeV的一个$2σ$下界.有趣的是，我们在$1σ$置信水平上对宇宙弦张力$\mathrm{log}_{10}\,Gμ=-8.93_{-0.06}^{+0.12}$给出了很强的限制。利用贝叶斯因子规则，我们发现IPTA数据分别对不相关的共同幂律（CPL）模型比可听轴子、域壁和宇宙弦具有中等、强烈和不确定的偏好。这意味着目前的观测很难将CPL与宇宙弦区分开来，需要更多高精度的脉冲星计时数据来提供潜在物理的新线索。
2022-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Axion-Like Particles and Recent Observations of the Cosmic Infrared Background Radiation
CIBER合作发布了他们的第一个宇宙红外背景（CIB）辐射的观测数据，与理论推断的值相比，在波长$\sim$ 1 $μ$ m附近有显着的过量。CIB辐射的数量对宇宙的不透明性有显着的影响，因为TeV的伽马射线是从遥远的源（如AGN）发射的。根据CIBER实验报告的CIB辐射值，通过这种TeV伽马射线与CIB光子的反应，TeV伽马射线在传播过程中应该会显著衰减，这将导致能量谱与目前TeV伽马射线源的观测结果不一致。在这篇文章中，我们讨论了TeV伽马射线观测和CIB数据之间的这种紧张关系的可能解决方案，即轴子[或类轴子粒子（ALP）]可能通过异常诱导的光子-轴子混合来增加宇宙的透明度。我们发现一个区域中的轴子质量，$m_a \sim 7 \times 10^{-10} - 5 \times 10^{-8}$ eV，和轴子光子耦合常数，$1.2 \times 10^{-11} {\rm GeV}^{-1} \lesssim g_{aγ} \lesssim 8.8 \times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$，解决了这个问题的参数空间。
2017-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the Cosmic Axion Background via Axion-Photon Conversion in Filaments
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
研究通过宇宙丝状结构中轴子-光子转换产生的伽马射线背景通量，给出对轴子质量和轴子-光子耦合的新间接探测限制，针对特定暗物质，排除了一定参数空间，大磁场下还限制了部分QCD轴子参数空间。
2026-07-22 hep-ph
Cosmic infrared background excess from axion-like particles and implications for multi-messenger observations of blazars
CIBER实验中在0.8-1.7 $μ\rm{m}$处的漫射背景光谱的首次测量显示，与理论预期的光谱相比，宇宙红外背景辐射（CIB）明显过量。我们重新审视的假设，类轴子粒子（ALP）的衰变可以解释这种过剩，扩展以前的分析的情况下，一个温暖的遗物人口。我们表明，这样的情况是不排除各向异性测量，也不是恒星冷却参数。此外，我们发现，增加的河外背景光（EBL）并不矛盾的观测耀变体光谱。此外，EBL的增加衰减的扩散TeV的伽马射线通量和探测到的中微子和伽马射线通量之间的紧张局势。
2019-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Axions and Cosmic Magnetic Fields
本研究提出轴子暗物质与电磁耦合可在轴子场初始滚动时产生指数增长的螺旋磁场，并通过纳入自感的修正Ohm定律解释其增长机制。
2023-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Axion Background Detection Using Resonant Cavity Arrays
Institute for Fundamental Theory, Physics Department, University of Florida（佛罗里达大学基础物理研究所）
利用多谐振腔阵列通过空间相关性增强轴子信号，优化几何结构可提高探测宇宙轴子背景的灵敏度。
2026-03-13 astro-ph.HE hep-ph
Iso-curvature fluctuations through axion trapping by cosmic string wakes
我们考虑了早期宇宙中夸克-强子跃迁时宇宙弦产生的类尾波密度涨落。我们表明，低动量的轴子，这是通过辐射产生的轴子弦在早期阶段，可能会被困在这些尾流由于延迟强子化在这些过密的地区。当尾流边界的界面塌陷时，轴子从壁获得动量，最终离开尾流区域。因此，这些轴子可以产生大规模的等曲率波动。我们计算了这些轴子密度起伏的详细轮廓，并讨论了其天体物理后果。
2005-03-07 astro-ph hep-ph nucl-th
Cosmic implications of a low-scale solution to the axion domain wall problem
Peccei-Quinn（PQ）对称性的后暴胀破缺可以导致宇宙畴壁灾难。在这封信中，我们将展示如何避免畴壁实现的瞬子干涉效应（IIE）与一个新的相互作用，它本身打破PQ对称性和限制在一个能量尺度小于$Λ_{QCD}$。我们给出了一个一般性的描述的机制，并考虑其宇宙学的影响和限制在一个极小模型。与其他机制相反，我们不需要逆相变，也不需要微调偏置项。顺便说一句，该机制导致引入新的自相互作用暗物质候选者，并有可能在SKA的频率范围内产生引力波。除非引入微调的隐藏扇区，否则该机制预测质量范围为$1\text{ meV}-15\text{ meV}$的QCD轴子。
2019-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Axions, Monopoles and Cosmic String
我们将讨论磁单极子和宇宙弦与轴子畴壁和膜的相互作用的某些方面。穿过轴子畴壁的电子被转变成一个电子袋--一个具有双子量子数但质量较小的状态。在轴子膜的情况下，通过的电子激发膜边界处的手征带电态。结果表明，如果宇宙弦与轴子畴壁相交，则在弦内部存在最大的$CP$ -破坏，即$θ= π$。携带$Z$ -玻色子场通量的弦成为重子电荷不守恒的来源。这两幅图--穿过轴子畴壁的粒子和与之相交的弦--的共生关系是轴子畴壁和在两端带有$SU(2)_{L}$单极子的南武电弱弦之间的相互作用。
1993-05-24 hep-ph hep-th
Cosmic strings and domain walls of the QCD quark condensate with and without a hidden axion
本文研究QCD夸克凝聚体形成的轴子型弦-壁系统，指出其独立于隐藏轴子存在并可能主导早期宇宙演化，同时分析了费米子零模、反常流入及其在QCD相变和重离子物理中的意义。
2025-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion-Induced Patchy Screening of the Cosmic Microwave Background
本研究计算了轴子诱导的CMB斑块状屏蔽对相关函数的贡献，并预测了现有及未来巡天对光子-轴子耦合的灵敏度，表明与unWISE结合可探测至3×10⁻¹² GeV⁻¹，CMB-S4可再扩展近一个数量级。
2024-11-11 astro-ph.CO hep-ph
First constraints on axion-like particles from Galactic sub-PeV gamma rays
在广泛的空气簇射望远镜领域的实验改进和技术创新使得能够测量亚PeV范围内的银河宇宙射线相互作用，为寻找新的物理和暗物质提供了新的途径。首次利用HAWC和Tibet AS $γ$对银河系弥散γ射线的亚PeV（1 TeV - 1 PeV）观测，寻找与冰立方河外高能中微子流起源直接相关的类轴子（ALP）诱导γ射线信号。事实上，在河外源中产生高能中微子意味着同时产生能量相当的伽马射线。在中微子发射源的磁场中，伽马射线可以有效地转换成ALP，不受衰减地逃离它们的宿主星系，通过星系际空间传播，并在银河系的磁场中重新转换成伽马射线。这样的场景产生了在亚PeV范围内的全天空漫射高能伽马射线信号。考虑到宇宙射线与气体和辐射的相互作用以及亚阈值源对银河系天体物理伽马射线的贡献，我们对光子-ALP耦合常数$g_{aγγ}$设置了有竞争力的上限。我们发现$g_{aγγ} < 2.1\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$的ALP群众$m_a \leq 2\times10^{-7}$ eV在95\%的置信水平。我们的研究结果与以前的限制来自TeV的伽马射线域的ALP，并逐步关闭ADMX限制的质量差距。再现本研究结果的代码和数据可在GitHub \url{https://github.com/ceckner/subPeVALPs}上获得。
2023-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Soft X-ray Excess in the Coma Cluster from a Cosmic Axion Background
我们发现后发座星系团中的软X射线过剩可以用相对论性轴子在星系团磁场中转化为光子的宇宙背景来解释。我们提供了一个详细的自我包含的审查集群软X射线过剩，提出的天体物理学解释和他们面临的问题，并解释了如何0.1-1千电子伏的轴子背景自然出现在许多弦论模型的早期宇宙再加热。我们研究了软过剩的形态通过随机的，多尺度的磁场模型，是一致的观察法拉第旋转措施从昏迷数值传播轴子。通过与ROSAT观测的0.2-0.4 keV软过剩相比较，我们发现对于$g_{aγγ} \sim 2 \times 10^{-13}$ GeV $^{-1}$，总的过剩光度很容易再现。所得形态对磁场功率谱高度敏感。对于高斯磁场模型，所观察到的软过剩形态更喜欢磁场谱与最大功率的相干长度上的${\cal O}(3 {\rm ~kpc})$尺度上的那些与最大功率的${\cal O}(12 {\rm ~kpc})$尺度。在这种情况下，我们绑定的平均能量的轴子背景的$50\, {\rm eV}\lesssim \langle E_a \rangle \lesssim 250\, {\rm eV}$，轴子质量的$m_a \lesssim 10^{-12}\,\hbox{eV}$，并推导出一个较低的边界上的轴子光子耦合$g_{aγγ} \gtrsim \sqrt{0.5/ΔN_{\rm eff}}\, 1.4 \times 10^{-13…
2013-12-13 astro-ph.HE hep-ph
Impact of oscillations of photons into axion-like particles on the very-high energy gamma-ray spectrum of the blazar PKS1424+240
甚高能量（VHE）伽马射线与背景辐射场的低能光子进行对产生。这导致河外源的初级伽马射线通量在与河外背景光（EBL）的相互作用中衰减，该背景光从紫外波长延伸到远红外波长。在存在磁场的情况下，伽马射线可以振荡成假想的类轴子粒子（ALP）。这可能会导致宇宙对VHE伽马射线的不透明度降低，因为ALP绕过了对的产生。在这里，证明了光子-ALP转换对PKS 1424 +240光谱的影响。这个耀变体的红移下限最近被确定为$z \geqslant 0.6035$，使其成为在VHE能量下观测到的最远的源。在特定的磁场场景和EBL模型的假设下，推导出光子-ALP耦合，导致整体凹的内禀blazar光谱。
2013-10-08 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Birefringence and Electroweak Axion Dark Energy
以最近报道的宇宙微波背景线极化$β=0.35\pm0.14{\rm\, deg}$的非零旋转角作为一个伪Nambu-Goldstone玻色子精髓暗能量（DE）的线索，研究了由EW瞬子产生轴子质量的EW轴子精髓DE模型.我们发现，$β$的观测值意味着一个非平凡的$U(1)$电磁异常系数（$c_γ$），一旦电流约束的DE状态方程也考虑在内。借助于实验推断的$c_γ$激发的模型的假设高能结构，该模型被证明能够对当前状态方程（$w_{\rm DE,0}$）的精华DE作出预测。这有望使我们的方案与宇宙学常数（$w=-1$）相比是可区分的，并且当未来测量$w_{\rm DE,0}$的误差降低到$\mathcal{O}(1)\%$水平（$δw=\mathcal{O}(10^{-2})$）时，我们的方案是可检验的。
2021-06-23 astro-ph.CO hep-ph
