Inverse Primakoff Scattering as a Probe of Solar Axions at Liquid Xenon Direct Detection Experiments
我们表明，XENON 1 T和未来的液体氙（LCED）直接检测实验是敏感的轴子通过标准的$g_{aγ}aF\tilde{F}$运营商由于逆Primakoff散射。这个以前被忽略的通道显著地提高了对轴子-光子耦合的灵敏度，对于质量高达keV的轴子，其范围延伸到$g_{aγ} \sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$，从而延伸到更重的QCD轴子模型的区域。这一结果修改了解释XENON 1 T过剩所需的耦合太阳轴子，打开了一个大区域的$g_{aγ}$ - $m_a$参数空间，这是不排除的CAST日光镜实验和减少与天体物理约束的紧张局势。我们探讨了太阳轴子的灵敏度，未来几代的LREX探测器，可以超过未来的日光镜实验，如IAXO，参数空间的一个大区域。
2021-03-01 hep-ph
Axion-Mediated Inelastic Dark Matter
本文研究轴子介导的暗物质-原子核散射，指出非QCD轴子对直接探测的必要性，并在SUSY钟表轴子模型中展示XENONnT对参数空间的约束能力。
2024-08-06 hep-ph
On the Detection of QCD Axion Dark Matter by Coherent Scattering
QCD轴子是暗物质的一个有希望的候选者。本文讨论了核子与QCD轴子暗物质之间的弹性散射过程。我们指出，与经典过程相比，相干效应可以使截面增加$\mathcal{O}(10^{25})$以上。例如，我们证明了QCD轴子可能以$f_a \lesssim 10^{11}\,\text{GeV}$的$\mathcal{O}(1)$概率散射到太阳。此外，可以预期受激发射效应也可以增强截面，因为轴子DM的数密度非常大。增强因子可以与另一个$\mathcal{O}(10^{25})$一样大，并且如果该因子存在，则来自暗物质风的力可以经由例如扭秤实验。但是，也发现存在受激发射因子的抵消，并且力太小而不能被检测。
2021-12-27 hep-ph
Constraints on Axion Dark Matter by Spin-Dependent Macroscopic Force
本文提出利用轴子-电子弹性散射产生的有效磁场，通过高灵敏度原子磁强计探测轴子暗物质，在低质量区将电子-轴子耦合上限提高两个数量级，并可探测暗物质局域结构。
2025-07-23 hep-ph
Axion-like particle production from lepton-nucleon scattering in chiral effective theory
Hebei Normal University（河北师范大学）；Southeast University（东南大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究通过轻子-核子散射在低能区域产生轴子类粒子，结合手征有效场论和实验数据，预测了不同轴子相互作用的截面特性。
2026-02-25 hep-ph
Semiclassical analysis of axion-like particle emission via nonlinear Compton-like scattering in intense laser fields
本研究采用Baier-Katkov算符方法，利用相对论电子的半经典特性推导强激光场中类非线性康普顿散射的自旋分辨类轴子产生率，明确横向加速度的主导作用与独特的自旋依赖特征，该结果可纳入现有半经典Monte Carlo算法，为高功率激光探测调控类轴子提供新途径。
2025-07-29 hep-ph
Gamma Ray Signals from Cosmic Ray Scattering on Axion-Like Particles
暗物质（DM）可能由轴子样粒子（ALP）组成，它们与光子和标准模型费米子耦合。本文研究了宇宙线（CR）电子在背景ALP上散射产生的光子信号。对于一系列的质量，我们发现，这些界限可以竞争力的ALP-电子耦合的新的约束，虽然在许多模型中的寿命约束可能会取代这些界限。除了目前的费米约束，我们还考虑未来的e-Astrogram边界，这将有更大的灵敏度ALP-CR诱导的伽马射线。
2020-12-14 hep-ph
Coherent axion-photon transformations in the forward scattering on atoms
在某些实验室实验中，轴子的产生和/或检测是由于强磁场中的光子-轴子变换。这个过程是相干的，并且变换的速率与磁场的平方$\sim l^2B^2$的长度$l$和幅度$B$成比例。本文研究光子在原子或分子上的前向散射产生的轴子的相干性。这个过程可以表示为是由于一个有效的电磁场将光子转换为轴子。我们给出了由共振原子M0和M1跃迁引起的有效磁场和电场的解析表达式，并给出了这些场的一些数值估计。相应的实验将允许一个测量电子-轴子耦合常数$g_{ae}$的光子-轴子耦合$g_{aγ}$的研究相同的方式。
2018-08-23 hep-ph physics.atom-ph
Atomic Form Factors and Inverse Primakoff Scattering of Axion
我们重新研究了轴子的逆Primakoff散射，其散射截面依赖于靶原子中电子的分布。我们评估它使用的形状因子计算的相对论性Hartree-Fock波函数，并将其与以前的结果与那些基于屏蔽库仑势的静电场在原子中。我们以氙为例的目标原子和散射截面被高估了一个数量级以上的$\lesssim O(10)$ keV能量的轴子，像太阳轴子。它也被发现，非弹性散射过程中，其中的最终状态包含一个激发或电离的原子，可以是可比的，甚至是占主导地位时，动量转移的大小是$\lesssim 1$ keV。另一方面，对于更有活力的轴子，总散射截面被发现是很好地近似由一个简单的表达式，并有很小的依赖于原子结构。作为这一结果的应用，我们考虑了能量为10-100 MeV的超新星轴子，并表明在未来的中微子实验中，来自附近超新星的轴子将发生$O(1)$逆Primakoff事件，这可能需要对这一过程的搜索策略进行更详细的研究。
2021-02-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Peccei-Quinn Inflation at the Pole and Axion Kinetic Misalignment
本文提出在 PQ 场动能项极点附近实现慢滚暴胀，利用 PQ 破坏势赋予轴子初始速度，通过动力学错位机制在较小衰变常数下解释 QCD 轴子遗迹密度，并预言可在未来 CMB 实验中检验的暗辐射信号。
2024-05-01 hep-ph hep-th
The Cosmophenomenology of Axionic Dark Radiation
相对论性轴子是暗辐射的好候选者，因为有越来越多的观测线索。重场的原始衰变产生的轴子与热化物质相比是超能量的，并且非弹性轴子-物质散射可以与$E_{CoM} \gg T_γ$一起发生，从而访问许多在标准宇宙学中否则运动学禁止的有趣过程。BBN期间轴子-光子散射到夸克和轻子中影响轻元素丰度，以及$^4$过量产生的界限He限制了轴子衰变常数和再加热温度的组合。对于超对称模型，轴子散射到可见扇区超伴子中可以直接在$T_γ \ll T_{freezeout}$产生暗物质。大多数轴子--或任何其他来自模衰变的暗辐射候选者--今天仍然作为宇宙轴子背景与$E_{axion} \sim \mathcal{O}(100) eV$和$\sim 10^6 cm^{-2} s^{-1}$的通量徘徊。
2014-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Electric Dipole Moments From Missed Dark Matter Scattering
本文研究了超轻类轴子暗物质与标准模型粒子的集体散射，发现该散射通过单圈量子电动力学图将反常磁矩转化为电偶极矩，从而对类轴子粒子与电子和质子的耦合给出了分别高达11和6个数量级的强约束。
2024-12-19 hep-ph
Bell inequalities in 2-2 scattering
本研究分析多种粒子2-2散射中的Bell不等式，结合QED、轴子、引力子等模型及S矩阵自举数据，得到参数约束与理论验证结果。
2023-07-06 hep-ph hep-th quant-ph
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术，用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子，我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子，其频率等于轴子质量的一半，在穿过暗物质晕传播时，会刺激轴子衰变，导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射，并为每个射电源创建一个反源，图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源（最亮的河外射电源）的通量，以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多，并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限，尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度，因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Prospects for solar axions searches with crystals via Bragg scattering
由于普里马科夫相干转换太阳轴子到光子通过布拉格散射在几个固态探测器的预期信号的计算，并与目前和未来的实验灵敏度进行比较。在可预见的将来，可以用晶体探测器探测出m_a > 0.03 eV的轴子窗口（目前还不能用其他技术探测到），以将轴子-光子耦合常数限制在日震学的最新界限之下。相反，在这种设备的灵敏度区域中的正信号将意味着重新审视针对相同范围的轴子质量导出的其他更严格的天体物理极限。将这种技术应用于正在Canfranc地下实验室采集数据的COSME锗探测器，可获得95%的C.L.极限g_a < 2.8 10^-9 GeV^-1。
1999-12-23 astro-ph hep-ph
Neutrino and axion emissivities of neutron stars from nucleon-nucleon scattering data
在中子星中，中微子和轴子的产生主要是通过核子-核子（NN）散射产生的韧致辐射。与双核子系统中的其他尺度相比，通过中微子或轴子辐射的能量通常非常小。这种“软”辐射的发射率直接与壳层NN振幅相关，从而与NN实验数据相关。这有利于模型无关的中微子和轴子辐射率的计算，这是在这里。我们发现，由此产生的利率是一个因素的四个低于早先的估计的基础上一π交换NN振幅。
2000-06-22 astro-ph hep-ph nucl-th
Light by Light Scattering as a New Probe for Axions
研究了高功率激光脉冲相互作用过程中虚轴子对腔内光子偏振态的影响。研究了一种新的用于测量光-光（LBL）散射过程中的轴诱导椭圆率信号的检测方案。我们表明，在探测激光束和高强度的目标光束的光子之间的动量交换可能会导致共振的轴子的物理质量。因此，真空双折射的共振增强引起大的椭圆率信号。这种信号增强可以应用于区分LBL散射的轴子贡献和电子-正电子对的标准模型贡献。对实验上可行的探测光源和强激光背景，研究了该方案的灵敏度。结果表明，该技术具有探测质量范围为$10^{-2} \textrm{eV} \lesssim m_{a} \lesssim 1 \textrm{eV}$的QCD轴子的潜力。在这个区域，轴子诱导的信号超过了标准模型的背景。
2020-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Laser induced Compton Scattering to Dark Photon or Axion-like Particle
本文提出利用强激光场中的非线性康普顿散射产生暗光子或类轴子粒子，为轻于1 MeV的不可见新粒子提供互补且具竞争力的探测方案。
2025-02-05 hep-ex hep-ph
Laser-assisted Light-by-Light Scattering in Born-Infeld and Axion-like Particle Theories
本文提出在光子束与强激光脉冲碰撞中研究低能光-光散射，结合完整 QED 螺旋度振幅与 Born-Infeld 及类轴子粒子理论振幅计算总截面，并给出未来实验对新物理参数的探测灵敏度。
2025-11-09 hep-ph
Improved hot dark matter bound on the QCD axion
我们加强了宇宙学的束缚的轴子质量，通过求解动量依赖的玻尔兹曼方程的轴子-π介子散射，并通过使用一个唯象的生产率来自π介子-π介子散射数据，克服了手征微扰理论的故障。利用现有的宇宙学数据，我们得到了$m_a\leq 0.24~\text{eV}$。为了进一步提高边界和利用即将到来的宇宙学调查的范围，需要可靠的非微扰计算以上的QCD交叉。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
The role of the chiral anomaly in polarized deeply inelastic scattering II: Topological screening and transitions from emergent axion-like dynamics
在文献[1]中，我们证明了在极化深度非弹性散射（DIS）中测得的结构函数$g_1(x_B,Q^2)$在大的$Q^2$的Bjorken极限和小的$x_B$的Regge极限中均受三角形反常的支配。在量子场论的世界线表述中，三角形反常来自世界线有效作用量的虚部。我们明确地表明如何Wess-Zumino-Witten长期耦合的拓扑电荷密度的原始isosinglet ${\bar η}$在这个框架中出现。我们证明了这一贡献所发挥的根本作用，在拓扑质量生成的$η^\prime$和取消所产生的三角形异常质子的螺旋度$Σ(Q^2)$的关闭前向极。我们恢复了Shore和Veneziano的一个惊人的结果：$Σ\propto \sqrt{χ'(0)}$，其中$χ'$是QCD拓扑磁化率在前向极限的斜率。我们在小$g_1$处构造了一个类似轴子的有效作用量，描述了胶子饱和和QCD真空拓扑之间的相互作用。特别是，我们概述了在小$x_B$的自旋扩散的“过势垒”sphaleron样的转变的作用。这种拓扑转变可以在未来的电子-离子对撞机的极化DIS中测量。
2022-04-08 hep-ph hep-th nucl-th
A search for axion-like particles in light-by-light scattering at the CLIC
研究了CLIC对撞机上类轴子粒子（ALP）的光-光散射虚产生。微分和总截面计算，假设通过CP-奇项的拉格朗日ALP与光子的相互作用。95% C. L.给出了ALP质量及其耦合常数的排斥区域。通过与已有的碰撞边界的比较，我们发现在CLIC上的ALP搜索具有很大的物理潜力，特别是在质量为1 TeV - 2.4 TeV，碰撞能量为$\sqrt{s} = 3000$ GeV，康普顿背散射初始光子积分亮度光度为$L = 5000$ fb $^{-1}$的区域.特别是，我们的限制更强，最近获得的ALP生产在LHC的光散射的界限。
2020-06-02 hep-ex hep-ph
Axion-pion thermalization rate in unitarized NLO chiral perturbation theory
本研究利用幺正化NLO手征微扰理论计算轴子–π介子散射，以提升手征展开的适用范围，为轴子退耦温度低于QCD相变温度时可靠确定热轴子遗迹密度提供关键输入。
2023-07-13 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter from Heavy Quarks
本文提出重夸克衰变与散射通过冻结机制产生keV-MeV质量轴子暗物质，可由未来X射线望远镜及NA62实验检验，并讨论了红外发散对消及轻夸克对轴子-光子耦合的贡献。
2024-04-18 hep-ph
Probe of axion-like particles in vector boson scattering at a muon collider
我们研究了在未来的μ子对撞机上双光子产生中类轴子粒子（ALP）与电弱规范玻色子耦合的敏感性。在$μ^+ μ^-$能量为3 TeV，14 TeV，和100 TeV的碰撞解决。给出了微分截面与末态光子不变质量的关系以及总截面与最小双光子不变质量的关系。我们导出了ALP-规范玻色子耦合的排斥区。在ALP质量区10 GeV - 10 TeV，得到的边界比目前的实验边界强得多.估计了ALP规范玻色子耦合的分波么正性约束。我们已经表明，在本论文中研究的ALP耦合的区域中，不违反么正性。
2022-07-07 hep-ex hep-ph
Prominent enhancement of axion thermalization rate from axion-kaon interactions
Southeast University（东南大学）；Hebei Normal University（河北师范大学）
研究发现轴子-钾子相互作用显著增强轴子热化率，尤其在温度高于100 MeV时，该效应超过轴子-π子相互作用。
2026-06-29 hep-ph
Axion-neutrino interactions in seesaw models and astrophysical probes
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）
研究轴子-中微子相互作用在见锯模型中的表现及天文探测中的影响，发现其在现有限制下对中微子传播影响极小。
2026-07-09 astro-ph.HE hep-ph
New Directions for Axion Searches via Scattering at Reactor Neutrino Experiments
赝标量类轴子粒子（ALP）的测量通常依赖于它们在束流收集器中的衰变或它们在半影镜和日光镜中转化为光子。我们指出了一个新的实验方向ALP探针，通过他们的生产通过Primakoff过程或类康普顿散射的电子或原子核。我们认为强烈的伽马射线通量产生的ALP可从兆瓦级的核反应堆在中微子实验通过Primakoff或康普顿的通道。靠近堆芯的低阈值探测器将对ALP衰变和逆Primakoff和康普顿散射具有可见性，从而提供对ALP-光子和ALP-电子耦合的灵敏度。我们发现，这些耦合在正在进行的MINER中微子实验的灵敏度超过了现有的限制，由实验室实验和ALP-电子耦合，我们预测世界上最好的实验室为基础的约束在大部分的亚MeV ALP质量范围。
2020-05-21 hep-ex hep-ph
Phenomenology of axion-meson mixing and scattering processes
Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高能物理研究所（IFAE））；The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（巴塞罗那科学技术学院（BIST））
本研究在手征微扰理论中推导了任意质量轴子类粒子与介子的混合及散射振幅，恢复了QCD轴子极限，并给出了包含同位旋破缺的通用参数化框架。
2026-10-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Rotating metrics and new multipole moments from scattering amplitudes in arbitrary dimensions
本文利用散射振幅在任意维度计算旋转物体的第三后闵可夫斯基阶真空度规，发现D=4时最小耦合对应Kerr黑洞，而D>4中存在新的应力四极矩且黑洞解不对应最小耦合。
2024-06-28 gr-qc hep-ph hep-th
CMB quadrupole suppression: II. The early fast roll stage
在暴胀的有效场论中，暴胀子的经典动力学的初始化与暴胀子的动能和势能之间的近似均分导致在慢滚状态之前的短暂的快滚阶段。快速滚动阶段导致在波方程中的曲率和张量扰动的模函数的吸引力的潜力。我们将暴胀扰动的演化等价于该势的散射，建立了一个有用的散射数据和观测值字典，并从散射理论的实现方法证明了该吸引势导致了CMB和B模角功率谱的四极矩的抑制。势的尺度由慢滚期间的哈勃参数决定。在大统一（GUT）能标下的暴胀有效场论中，我们发现，如果暴胀的总次数为N_{tot} ~ 59，则CMB四极子的抑制率为10-20%，张量四极子的抑制率约为2-4%.较高多极子的抑制较小，下降为1/l^2。对于N_{tot} > 59，抑制要小得多，因此，如果可观察到的抑制起源于快速滚转阶段，则存在上限N_{tot} ~ 59。
2007-03-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Polarized light-by-light scattering at the CLIC induced by axion-like particles
研究了类轴子粒子（ALPs）在CLIC中诱导的初始偏振康普顿背散射光子的光-光（LBL）散射。假设赝标量ALP与光子偶耦合，计算了总的截面。95% C. L.给出了ALP质量$m_a$及其耦合常数$f$的排除区域。结果与以前获得的CLIC界的非极化的情况下。结果表明，在$m_a = 1000 \mathrm{\ GeV} - 2000 \mathrm{\ GeV}$区域的偏振光束的$f$的界限，与碰撞能量3000 GeV和积分亮度4000 FB $^{-1}$，平均1.5倍强于非偏振光束的界限。因此，我们的CLIC边界强于$m_a > 80$ GeV的所有当前排除区域。特别是，它们比大型强子对撞机上ALP介导的LBL散射的限制更具限制性。
2021-01-05 hep-ex hep-ph
A search for heavy axion-like particles in light-by-light scattering at the FCC-hh
Sivas Cumhuriyet University（锡瓦斯共和国大学）；A.A. Logunov Institute for High Energy Physics, NRC “Kurchatov Institute”（阿·阿·洛戈诺夫高能物理研究所，国家研究中心“库尔恰托夫研究所”）
本文研究了在FCC-hh上通过光子-光子散射产生重轴子状粒子的过程，计算了横截面，并给出了排除限和发现限，表明FCC-hh在寻找重轴子状粒子方面有巨大潜力。
2026-05-15 hep-ex hep-ph
Direct detections of the Axion-like particle Revisited
本文重新研究轴子类粒子（ALP）的直接探测，首次考虑逆普里马科夫与逆康普顿散射振幅的干涉，发现大能量下干涉项主导，并基于新公式评估多个实验的约束，其中JUNO十年曝光可提供有竞争力的耦合限制。
2023-11-16 hep-ph
Hunting for Axions in REactor neutrino COherent scattering Detection Experiment
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Beijing Normal University（北京师范大学）
本研究提出在RECODE实验中利用两个高纯锗探测器搜索类轴子粒子，10公斤·年曝光灵敏度媲美或超越束转储实验，升级至100公斤·年可覆盖宇宙学三角形区域。
2026-09-15 hep-ex hep-ph nucl-ex
Search for axion resonances in vacuum birefringence with three-beam collisions
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所）
本文提出利用三束激光碰撞（两束强光叠加）探测X射线双折射中的轴子共振，基于HIBEF参数，该方法在特定参数空间比现有实验更灵敏，并可扫描不同轴子质量。
2023-10-17 hep-ph quant-ph
Nonresonant Searches for Axion-Like Particles in Vector Boson Scattering Processes at the LHC
我们提出了一个新的搜索类轴子粒子（ALP），针对矢量玻色子散射（VBS）过程在大型强子对撞机。我们认为非共振ALP介导的VBS，其中ALP作为脱壳介质参与。每当ALP太轻而不能共振产生时，这个过程就会发生，它利用了ALP与电弱标准模型玻色子相互作用的衍生性质。我们研究了与两个喷注相关的具有大的二玻色子不变质量的$ZZ$、$Zγ$、$W^\pm γ$、$W^\pm Z$和$W^\pm W^\pm$对的产生。在规范不变的框架下工作，ALP耦合到电弱玻色子的上限是从运行2公共CMS VBS分析的重新解释。ALP耦合$ZZ$，$Zγ$和$W^\pm W^\pm$对推断的约束是非常有竞争力的ALP群众高达100 GeV。它们的优点是不依赖于ALP与胶子的耦合和ALP的衰变宽度。还计算了LHC运行3和HL-LHC的简单预测，展示了ATLAS和CMS未来专用分析的能力。
2022-05-18 hep-ex hep-ph
Probing axion-like particles through the gamma-ray production from cosmic-ray scattering in the Milky Way dark matter halo
本研究提出通过银河系暗物质晕中宇宙射线散射产生的甚高能伽马射线，探测类轴子粒子与光子及电子的耦合，地面观测站灵敏度较卫星实验提升约一个数量级。
2025-01-22 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray production in the cosmic-ray -- dark matter scattering as a probe of the axion-like particle -- proton interaction
Federal University of Pelotas（佩洛塔斯联邦大学）；CEA Saclay, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学塞莱-萨克莱法国原子能和替代能源委员会研究中心）；Universidade de São Paulo, Instituto de Física de São Carlos（圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所）
研究高能宇宙射线质子与轴子类粒子散射产生高能伽马射线的机制，展示地面高能伽马射线观测站可探测轴子-质子耦合常数，揭示其在QCD轴子暗物质模型中的应用潜力。
2026-03-19 astro-ph.HE hep-ph
Gravitational waves from axions annihilation through quantum field theory
本文用散射方法将轴子湮灭为引力子视为三体衰变，计算Kerr黑洞周围轴子云产生的引力波辐射功率，并给出含自旋效应的解析近似，可交叉检验传统数值结果。
2023-11-02 hep-ph
Hot Axions and the $H_0$ tension
涉及重轻子的热浴粒子的散射和衰变过程可以将热轴子倾倒在QCD相变附近的原始等离子体中。我们计算它们的残余密度，参数化的额外中微子的有效数量$ΔN_{\rm eff}$。对于电流边界所允许的耦合，通过散射产生的结果分别是μ子和τ子的$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.6$和$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.2$。味破坏τ衰变到一个较轻的轻子加上一个轴子，给出$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.3$。这样的$ΔN_{\rm eff}$值可以缓解哈勃常数$H_0$的直接本地测量值和从宇宙微波背景观测中推断的值之间的紧张关系，假设$Λ$ CDM。我们分析了普朗克合作组和重子声学振荡的现有宇宙学数据，并给出了轴子-轻子耦合的先验。对于耦合到μ子的轴子，张力可以在3 $σ$能级以下得到缓解。未来的实验将以更高的精度测量$ΔN_{\rm eff}$，提供一个轴子发现通道，并探索热轴子在$H_0$张力中的作用。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Searching for axion-like particles at future electron-positron colliders
我们调查的前景发现类轴子粒子（ALPs）通过光的光（LBL）散射在两个对撞机，未来的圆形对撞机（FCC-ee）和圆形电子-正电子对撞机（CEPC）。获得了对ALP-光子有效耦合$g_{aγγ}$的有希望的灵敏度。计算结果表明，FCC-ee和CEPC对质量为2 GeV、$\sim$ 10 GeV的ALP的灵敏度可能高于LHC和CLIC。
2021-10-16 hep-ph
Nonrelativistic Effective Field Theory for Axions
轴子可以用相对论场论来描述，它有一个实标量场$ϕ$，它的自相互作用势是$ϕ$的周期函数。低能量的轴子，例如那些在早期宇宙中由真空失准机制产生的轴子，可以用非相对论性的有效场论更简单地描述，它有一个复标量场$ψ$，其有效势是$ψ^*ψ$的函数。通过匹配低能轴子散射振幅，确定了$ψ^*ψ$中有效势五阶展开的系数。为了描述一个玻色-爱因斯坦凝聚体的轴子是太密集，以扩大在$ψ^*ψ$的幂的有效潜力，我们开发了一系列的有效潜力，包括在$ψ^*ψ$的所有订单的条款系统改进的近似。
2016-12-02 hep-ph
Axion and Dark Fermion Electromagnetic Form Factors in Superfluid He-4
本文提出利用超流氦-4的声子信号探测亚GeV费米子暗物质与ALPs的电磁形状因子，并给出1 kg·年曝光下的预期直接探测约束。
2023-12-06 hep-ex hep-ph
Searching for the axion-like particle at the EIC
类轴子粒子（axion-like particle，ALP）是一种新的有望超越标准模型的粒子。在这项工作中，我们建议探测ALP通过光子聚变散射在即将到来的电子-离子对撞机（EIC）与电子和质子能量$E_e=20~{\rm GeV}$和$E_p=250~{\rm GeV}$。结果表明，对于$m_a\in [5,40]~{\rm GeV}$质量范围，利用$300~{\rm fb}^{-1}$的积分亮度，可以在$2σ$置信水平下将ALP与光子的有效耦合强度约束为$0.2~{\rm TeV}^{-1}$.如果我们考虑EIC处的核束，这种束缚可以得到很大的改善。我们还表明，从EIC的限制可能是强于关闭$Z$极测量在LEP和光的光散射与pp碰撞在LHC。
2023-02-16 hep-ex hep-ph nucl-ex
Production of Light Dark Particles from Nonlinear Compton Scattering Between Intense Laser and Muon or Proton Beam
Nankai University（南开大学）；Xi'an University of Architecture and Technology（西安建筑科技大学）
本文提出利用强激光与μ子或质子束碰撞产生轻暗物质粒子的方法，通过计算非线性康普顿散射截面，探索新轻不可见粒子的检测途径。
2026-01-18 hep-ph
Searching for axion-like particles with proton tagging at the LHC
类轴子粒子（axion-like particle，ALP）的存在会引起光的反常光的散射。这个过程可以在大型强子对撞机上探测，在质子-质子碰撞中，通过使用前向质子探测器标记幸存的质子来独家产生光子对。使用一个详细的模拟，我们估计预期的ALP-光子耦合的范围很广的质量。我们表明，建议的搜索是竞争力和互补的质量超过600 GeV的其他对撞机的界限，特别是共振ALP生产之间的600 GeV和2 TeV。我们的结果也是有效的CP偶标量，和搜索的效率是独立的ALP的宽度。
2018-03-28 hep-ph
pT-Broadening and production processes versus dipole/quadrupole amplitudes at next-to-leading order
在光锥微扰理论的框架下，通过对图形的系统考察，我们证明了色偶极子pT展宽振幅随能量的演化与前向散射振幅随能量的演化在次领先阶精度下是一致的.在一般情况下，这种关系不是一个图一个图的对应关系，严格地说，它也不适用于动量的确定值：相反，它将具有相似拓扑结构的图类联系起来，在某些情况下，匹配需要在适当的纵向动量变量中进行解析延拓。我们检查，同样的关系也是真实的，在下一个领先的顺序之间的振幅生产dijets和四极向前振幅。
2012-06-06 hep-ph
Axion-like particle production in SUSY DFSZ-like model at the ILC and LHeC
本文研究了在ILC和LHeC下SUSY DFSZ-like模型中类轴子粒子的产生，计算了相关碰撞的微分和总截面，并评估了ALP衰变为双光子末态的显著性水平以预测其信号存在。
2025-08-13 hep-ph
Coherent scattering and macroscopic coherence: Implications for neutrino, dark matter and axion detection
我们研究的问题是，相干中微子散射是否可以发生在宏观尺度上，导致显着增加的检测截面。我们集中讨论中微子在原子电子（或导体中的自由电子）上的辐射散射。只要净电子反冲动量（即来自中微子的动量转移减去发射光子的动量）足够小，这样的过程就可以是相干的。辐射过程是一个有吸引力的可能性，因为发射的光子的能量可以与传递到电子系统的动量一样大，因此可以避免检测极低能量反冲的问题。宏观相干性的要求严格限制了散射粒子和发射光子可用的相空间。我们表明，在通常的弱中性电流和带电电流的相互作用介导的散射的情况下，这导致了强烈的抑制的基本截面，因此宏观相干性的要求的结果在减少，而不是增加的总检测截面。然而，对于由中微子介导的$νe$散射，磁或电偶极矩相干效应实际上可以提高检测率。宏观相干性的影响也可以允许在100 eV -几keV的能量范围内检测中微子，这是目前实验无法达到的。类似的相干增强机制可以用于暗区的相对论粒子，但不适用于传统认为的非相对论性暗物质。
2018-08-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct Detection of Axion-Like Particles in Bismuth-Based Topological Insulators
近年来，在暗物质研究领域出现了一个新的领域，即光暗物质在电子系统中的直接探测。这种现象与暗物质与原子核弹性散射中的核反冲现象相似，但运动学性质不同。由于能隙小，电子系统可以探测亚GeV的暗物质，而不是核目标。特别是吸收到材料甚至可以检测超轻暗物质在质量约meV。根据光学电导率和吸收截面之间的等效性，可以计算铋基拓扑绝缘体中的轴子探测。发现拓扑绝缘体对轴子具有很强的灵敏度，为超导体和半导体提供了一种互补的直接探测。拓扑绝缘体的新颖之处在于它的薄膜甚至可以获得与超导体相同的灵敏度。
2018-07-31 hep-ph
Extending the constraint for axion-like particles as resonances at the LHC and laser beam experiments
我们研究了在大型强子对撞机（LHC）上发现类轴子粒子（ALP）的可能性，类轴子粒子是弱耦合到标准模型场的赝标量。我们的重点是耦合到电磁场，这将诱导光的异常光的散射光的ALP。这可以直接在质子和重离子碰撞中的LHC的超周边碰撞中的光子对的中心排他产生中探索。我们认为非标准的碰撞模式的大型强子对撞机，如氩-氩碰撞在$\sqrt{s_{NN}} = 7$ TeV和质子-铅碰撞在$\sqrt{s_{NN}} = 8.16$ TeV访问区域中的参数空间中的补充以前考虑的铅-铅或质子-质子碰撞。此外，我们表明，使用激光束的相互作用，我们可以约束ALP的折射率的共振偏差，引起的异常光的光散射效应。如果我们结合上述方法，ALP可以探测到从eV尺度到TeV尺度的广泛质量范围。
2019-06-19 hep-ph physics.optics
Enhanced Magnetic Quadrupole Moments in Nuclei with Octupole Deformation and their CP-violating effects in molecules
八极形变核在随核转动的内禀坐标系中具有非零的电八极矩、电偶极矩、Schiff矩和磁四极矩。在实验室框架中具有确定角动量的状态下，这些矩被宇称（P）和时间反演不变性（T）守恒所禁止，这意味着它们的期望值由于核旋转而消失。然而，具有八极形变的核具有具有相同自旋的接近相反的宇称转动态的双重态，其被T，P-奇核力混合。这种混合产生了核轴沿着核自旋的取向，并且存在于内禀坐标系中的所有力矩都出现在实验室坐标系中（只要核自旋I足够大，允许这样的力矩）。这种机制产生了增强的T，P-破坏核矩。这种增强也发生在具有软八极振动模式的原子核中。在这种核的希夫矩已计算在以前的作品。本文考虑核自旋为$I \geq 1$的同位素中出现的磁四极矩。核MQM和电子之间的磁相互作用产生原子EDM和T，P-违反核自旋分子轴相互作用常数的电子态与非零电子角动量的分子。这些常数的测量可用于检验CP破坏理论和在原子、分子和固态实验中寻找轴子暗物质。可能的候选核包括153 Eu、161 Dy、221 Fr、223 Fr、223 Ra、223 Rn、225 Ac、227 Ac、229 Th、229 Pa、233 U和235 U。我们随后考虑含有这些核的分子（EuO、EuN+、RaF、AcO、AcN+、AcF+、ThO和ThF+）。
2022-06-16 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Experimental probes of axions
轴子或类轴子粒子的实验研究依赖于假设的轴子与两个光子的耦合所产生的半经典现象。利用熟悉的相干电磁实验室技术，包括使用微波和光学腔的跃迁共振增强、布拉格散射和相干光子-轴子振荡，可以制造出耦合常数极小的灵敏探针。轴子束可能是天体物理学的起源，如暗物质轴子搜索和太阳轴子搜索的情况下，或在实验室中从激光与磁场的相互作用中产生。这篇笔记是最近实验结果的一个样本。
2010-09-27 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
