Gravitational wave probes of axion-like particles
我们最近发现，轴子和类轴子粒子（ALP）在早期宇宙中开始振荡时，可能会发射出可观测到的随机引力波（GW）背景。在这份说明中，我们确定了ALP参数空间的区域，这可能是由未来的GW探测器，包括地面和空间为基础的干涉仪和脉冲星定时阵列探测。有趣的是，这些实验有能力探测轴子从下而上，即在非常弱的耦合制度，否则不受约束。此外，我们还讨论了有限暗光子质量和动力学混合对机制的影响，以及轴子与标准模型场耦合的敏感性。我们的结论是，现实的轴子和ALP的情况下，确实可能会探测GW的实验在未来，并提供进一步研究的信号模板。
2020-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Multimessenger probes of Axions from Compact Objects
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
通过多信使天文学技术研究紧凑天体中轴子的产生与探测，利用极端条件增强轴子与标准模型粒子的耦合，提高识别轴子发射信号的能力。
2026-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Detecting ultralight axions from multifrequency observations of neutral hydrogen intensity mapping
本研究探讨了超轻轴子对再电离后中性氢信号的影响，揭示了其在不同质量范围内的暗物质或暗能量特性，并利用未来强度映射巡天的角相关函数探索了暗能量、中微子与ULAs之间的参数空间及简并性。
2024-11-12 astro-ph.CO hep-ph
New Probes for Axion-like Particles at Hadron Colliders
在标准模型的许多扩展中，类轴子粒子（ALP）都是由自发的全局对称性破缺产生的。在本文中，我们发现ALP（$a$）模型参数的界限在大型强子对撞机从ALP产生与一个光子和喷流（$j+γ+a$）以及单顶和顶夸克对（$t+j+a$，$t\bar{t}+a$）在一个独立的方法。特别是，它示出的ALP生产与光子加喷流在大型强子对撞机是一个有前途的通道，具有显着的灵敏度探测ALP耦合到胶子和电弱规范玻色子。在高亮度LHC的前景，包括一个现实的探测器模拟和堆积效应。此外，ALP模型的检查，通过其贡献的顶夸克（色）磁偶极矩。结果表明，顶夸克磁偶极矩和色磁偶极矩使我们能够同时探测ALP与顶夸克和规范玻色子的耦合。的约束是互补的，从直接搜索获得的，因为它们是敏感的光ALP。
2019-03-17 hep-ph
Axions as a probe of solar metals
如果轴子或类轴子粒子存在并被探测到，它们不仅将扩展粒子物理学的标准模型，而且将开辟一条探索其来源的新途径。轴子日视镜的目的是探测在太阳核心产生的轴子。它们的光谱包含了关于太阳内部的信息，原则上可以帮助解决高金属量和低金属量太阳模型之间的冲突。使用计划中的国际轴子天文台（IAXO）作为一个例子，我们表明，太阳望远镜可以测量的强度所造成的较重元素的存在下，具有良好的精度特征发射峰。为了从这些信息中明确地确定元素丰度，需要改进太阳等离子体内部原子状态的建模。
2020-01-24 astro-ph.SR hep-ph
New Atomic probes for Dark Matter detection: Axions, Axion-like particles and Topological Defects
本文简要介绍了最近提出的轴子、类轴子赝标粒子和拓扑缺陷暗物质的探测方案。我们主要集中在使用原子和分子系统的暗物质检测的可能性。对于轴子和类轴子粒子，这些方法是正在进行的光子-轴子相互转换实验和天体物理观测的补充探测。对于拓扑缺陷，这些方法是补充传统的天体物理搜索计划的基础上的引力签名。
2014-09-10 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
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
White dwarfs as a probe of exceptionally light QCD axions
本文研究极轻QCD轴子对白矮星结构的影响，发现轴子与核子的耦合使核子质量减小，改变恒星残骸组成，通过白矮星质量-半径关系可探测新参数空间，无需轴子作为暗物质。
2024-05-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Polarization Measurements as a Probe of Axion-Photon Coupling: a Study of GRB 221009A
本文首次利用GRB 221009A的偏振测量并完整计算Stokes参数，对轴子-光子耦合给出约束，在特定质量区间与现有互补探针相当。
2025-06-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Bandpass Axion Or: How I Learned To Stop Worrying About Stars And Love The Lab
University of Michigan（密歇根大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种由非反常PQ对称性产生的轴子-光子耦合具有带通滤波特性，使得高能和低能探测被参数抑制而中能探测不受影响，从而实验室约束成为主导。
2026-05-28 hep-ph
Sensitivity of the RECODE Reactor CEvNS Experiment to the Dark Axion Portal
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Southeast University（东南大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Tsinghua University（清华大学）
研究RECODE实验及其他反应堆实验对暗轴子通道的灵敏度，发现其在子梅文区域比现有约束更灵敏，可探测到G_{aγγ'}耦合至10^{-3}量级。
2026-03-25 hep-ph
CMB probes on the correlated axion isocurvature perturbation
我们探讨了暴胀子和类轴子场之间引力耦合的可能宇宙学后果。针对即将到来的宇宙微波背景（CMB）偏振和透镜效应数据，研究了CMB数据对曲率和轴子等曲率扰动之间的互相关的敏感性。通过一个具体的例子，说明了尺度相关功率谱对轴子参数的明显依赖性。
2016-07-10 astro-ph.CO gr-qc hep-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
Photon-jet events as a probe of axion-like particles at the LHC
类轴子粒子（ALP）是标准模型（SM）的许多扩展预测。当ALP的质量在MeV到GeV的范围内时，宇宙学和天体物理学将在很大程度上无关紧要。在这项工作中，我们调查这样的光ALP通过ALP-strahlung过程$pp \to V a (\to γγ)$在14 TeV的LHC与3000 fb的积分亮度光度$^{-1}$（HL-LHC）。与光子射流算法，我们表明，我们的方法可以探测的质量范围的ALP，这是无法访问以前的LHC实验。在0.3GeV ~ 10 GeV的ALP质量范围内，所得到的结果可以超过现有的ALP-光子耦合极限。
2021-10-26 hep-ex hep-ph
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
Reflection polarization of close binaries as a probe of axion dark matter birefringence
The University of Tokyo（东京大学）；National Chung Hsing University（国立中兴大学）；Kyoto University（京都大学）
提出用密近双星偏振测量探测超轻轴子暗物质引起的双折射，利用反射或散射产生的锁相线性偏振搜索轴子引起的偏振角振荡旋转，估算了单颗亮双星的灵敏度及未来阵列的潜力。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Exploring Axion-Like Particle Couplings through Single Top $tW$-Channel and Top Pair Production at the LHC
本文利用LHC Run II顶夸克对自旋关联数据，通过单顶夸克tW道与顶夸克对产生过程约束轻类轴子粒子与顶夸克、胶子及W玻色子的耦合，并与圈诱导及B介子衰变间接限制比较，给出二维耦合限制。
2024-10-24 hep-ph
21cm forest probes on the axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenarios
我们研究了在膨胀后Peccei-Quinn（PQ）对称性自发破缺时类轴子暗物质的21 cm森林观测的未来前景。类轴子粒子引起的等曲率扰动可以增强微晕的形成，而随后的分级结构的形成可以影响微晕的丰度，其质量可以超过与21 cm森林观测相关的${\cal O}(10^4) M_{\odot}$。我们表明，21厘米森林观测能够探测类轴子粒子质量的范围$10^{-18}\lesssim m_a \lesssim 10^{-12}$ eV的温度无关的轴子质量。对于温度依赖的轴子质量，零温度轴子质量尺度，其中21厘米森林测量可以受到影响的进一步扩展到大的顺序$10^{-6}$ eV。
2020-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
R-axion detection at LHC
近似R对称性自发破缺的超对称模型包含一个自旋为0的轻粒子，即R-轴子。粒子的性质可以成为探索新物理学结构的有力工具。在本文中，我们讨论了在LHC实验中探测R-轴子的可能性。在LHC环境中观察这种轻粒子是一个挑战。然而，对于R-轴子的质量是几百兆电子伏的典型值，我们表明，这些粒子可以通过搜索从R-轴子衰变位移顶点检测。
2009-07-02 hep-ph
Polarization-operator approach to optical signatures of axion-like particles in strong laser pulses
探测光子进入类轴子粒子的假设振荡可能通过利用高强度激光脉冲的强场来揭示。考虑到任意平面波背景，我们确定的极化张量诱导的量子涨落的轴子场，并使用它来计算如何初始线偏振探测光束的偏振性质被修改。我们发现，基于当代设施和仪器的各种实验设置可能会导致这些粒子候选人的参数空间上的新的排斥界限。脉冲形状对发现潜力的影响进行了研究，通过高斯包络和$\sin^2$配置文件调制的波的情况之间的比较。这种分析表明，由椭圆率所产生的上限是相对不敏感的这种变化，而所产生的偏振平面的旋转变成更依赖于场的形状。
2016-12-23 hep-ph
Searching for eV-mass Axion-like Particles with Cross Correlations between Line Intensity and Weak Lensing Maps
我们研究了线强度和弱透镜映射之间的交叉相关性，以寻找类轴子粒子（ALP）。eV质量的ALP的辐射衰变可以有助于在光学和红外波长的宇宙背景辐射。线强度映射是在给定光子频率下测量背景发射的独特手段。如果ALP构成宇宙暗物质的丰度，线强度图可以与星系成像调查中弱引力透镜效应探测的大尺度结构相关。我们开发了一个理论框架来预测交叉相关性。然后，我们探讨了潜在的探测ALP与交叉相关在即将到来的星系成像和光谱调查。假设SPHEREx和Vera Rubin天文台的时空遗产巡天（LSST），我们发现ALP衰变的互相关可以大于天体物理线对应的$\sim3000\, {\rm nm}$波长的ALPs与粒子质量的$m_a\sim1\, \mathrm{eV}$和粒子到两个光子的耦合$g_{aγγ}\sim1\times10^{-11}\, \mathrm{GeV}^{-1}$。我们还预测，交叉相关的零检测可以为eV质量ALP设置$g_{aγγ} \lower.5ex\hbox{$ \; \buildrel < \over \sim \; $} 10^{-11}\, \mathrm{GeV}^{-1}$的$2σ$水平上限，从而将当前约束提高$\sim10$倍。通过Fisher分析对SPHEREx和LSST中ALP参数的预期约束进行了预测，为利用大尺度结构数据寻找ALP衰变提供了指导。
2021-04-30 astro-ph.CO hep-ph
Ultrasensitive optomechanical detection of an axion-mediated force based on a sharp peak emerging in probe absorption spectrum
轴子仍然是强CP问题的最有说服力的解决方案，也是一个动机良好的暗物质候选者，导致对轴子和类轴子粒子（ALP）的搜索不断吸引人们的注意力。这种粒子的交换可能会引起反常的自旋相关力，激发了许多实验室ALP搜索实验的基础上检测极化电子/核子和非极化核子之间的宏观偶极-偶极相互作用。由于没有确切的证据证明这些相互作用的存在，检测它们仍然具有重要意义。本文用一种新的方法研究了电子-核子偶极相互作用，即利用由氮空位（NV）中心和纳米悬臂梁共振器组成的混合自旋纳米悬臂梁光力学系统.在静态磁场作用下，分别施加抽运微波和探测微波，可以得到探测吸收谱。通过光谱中出现的特定峰，我们可以识别这种偶极子-偶极子相互作用。并且我们还提供了一个前瞻性的约束来约束交互。此外，由于我们的方法也可以应用于其他自旋相关相互作用的检测，这一工作提供了新的思路的实验研究的反常自旋相关的相互作用。
2019-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Axion-induced birefringence effects in laser driven nonlinear vacuum interaction
研究了探测电磁场通过对向传播的强平面波的传播。电磁场（赝）标量轴子场相互作用和虚拟电子-正电子对介导的电磁场的自相互作用的有效拉格朗日方法的影响。首先，我们发现，如果强场是圆偏振的，相反的领先阶非线性QED效应，轴子光子相互作用诱导的手征双折射和二向色性在真空中。后者的效果是通过唤起沿探针和强波的共同传播方向的总角动量守恒来解释的，这使得只有具有相同螺旋度的探针和强场才能产生真正的轴子。此外，在超短强脉冲的情况下，它示出的探测光子的吸收系数依赖于脉冲的形式，特别是在载波包络相位的强光束。目前的研究结果可以利用实验来隔离非线性真空效应源于光轴子相互作用，特别是在即将到来的超强激光设施，严格的约束轴子光子耦合常数，原则上提供。
2013-11-18 hep-ph physics.optics
Constraining Ultra-light Axions with Galaxy Cluster Number Counts
在本文中，我们调查的潜力，目前和即将到来的宇宙学调查约束的质量和丰度的超轻轴子（轴子）宇宙学与星系团数计数。ULA，有时也被称为模糊暗物质，在标准模型之外的许多理论中都有很好的动机，并且可能解决$Λ$ CDM小规模危机。星系团计数为宇宙结构的形成提供了一个强有力的探测。它们的质量和红移分布对基本的线性物质扰动非常敏感。在这篇预测论文中，我们探讨了两种情况，首先是一个排斥限制轴子质量给出了一个无轴子模型，其次是约束的轴子模型。由此我们得到了$m_a \gtrsim 10^{-24}$ eV量级的电子质量下限。然而，这一结果在很大程度上取决于给定调查中最小的可靠可观测集群的质量。像许多其他宇宙学探测器一样，星团计数在质量与丰度参数空间中显示出近似的简并性，这取决于探测器的特性。这些简并对于其他宇宙学探测器是不同的。因此，星系团的计数可能会提供一个补充窗口的性质超轻轴子。
2021-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Flavour bounds on axions, hidden photons and sterile neutrinos
本文回顾了在最小模型假设下，利用味破坏衰变对类轴子粒子、隐藏光子和重中性轻子进行探测的灵敏度。
2024-04-01 hep-ph
Intensity Mapping as a Probe of Axion Dark Matter
谱线的强度映射（IM）有可能通过将观测到的模式的总数与宇宙微波背景（CMB）各向异性相比增加几个数量级来彻底改变宇宙学。在本文中，我们考虑IM的中性氢（HI）在红移范围$0 \lesssim z \lesssim 3$采用晕模型的方法，其中HI被假定为遵循分布的暗物质（DM）晕。如果DM的一部分是由超轻的轴子组成，那么与轴子Jeans质量以下的冷暗物质相比，晕的丰度会发生变化。与固定的总HI密度，$Ω_{\rm HI}$，假设完全驻留在晕，这种效应引入了一个规模独立的增加，在HI功率谱的尺度以上的轴子牛仔裤规模，我们的模型预测与N体模拟一致。较轻的轴子引入了一个尺度依赖的功能，即使在线性尺度，由于其抑制的物质功率谱附近的金斯尺度。我们使用Fisher矩阵形式主义来预测未来HI调查的能力，以约束DM的轴子分数和边缘化天体物理和模型的不确定性。我们发现，一个HIRAX样的调查是一个非常可靠的IM调查配置，由于非线性尺度的不确定性的影响最小，而SKA1MID配置是最具约束力的，因为它是敏感的非线性尺度。包括非线性尺度和结合SKA1MID样IM调查与西蒙斯天文台CMB，基准“模糊DM”模型与$m_a = 10^{-22}\text{ eV}$可以限制在10%的水平。对于较轻的ULA，这个限制提高到1%以下，并允许在广泛的质量范围内测试轴子模型和大统一尺度之间的联系。
2020-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Flavor probes of axion-like particles
轴子和类轴子粒子（ALP）是标准模型（SM）高能扩展的低能产物。我们研究了具有变味耦合的ALP的现象学，并在一般ALP有效场论中对夸克和轻子变味观测量进行了全面的分析。研究的观测量包括稀有介子衰变，中性介子的味振荡，稀有轻子衰变和偶极矩。我们推导出的一般ALP耦合作为其质量的函数的界限，始终考虑到ALP的寿命和分支比。我们进一步计算了夸克的变味效应，这些效应是由新的物理尺度和测量尺度之间的运行和匹配引起的。这使我们能够获得基准ALP模型的界限，其中只有一个单一的（无味或风味通用）ALP耦合到SM粒子是目前在新的物理尺度，在这种情况下，我们强调的互补性和竞争力的风味边界与来自对撞机，束流收集器和天体物理测量的约束。我们发现，搜索在介子衰变产生的ALP提供了一些最强的限制MeV-GeV的质量范围内，即使是最无味的ALP模型。同样，我们讨论的相互作用的风味保存和风味违反耦合的ALP轻子，发现轻子风味违反观测的约束一般强烈依赖于两者。此外，我们分析了ALP是否可以提供各种实验异常，包括在罕见的B介子衰变，测量在ATOMKI和KTeV实验，并在异常的磁矩的μ子和电子中观察到的解释。
2021-10-20 hep-ph
Axions and other (Super-)WISPs
我们提出了一些自下而上的动机轴子和其他弱相互作用亚电子伏粒子（WISPs）耦合到光子。通常情况下，这些光粒子受到天体物理学和宇宙学环境中它们的产生或相互作用的强烈约束。专门的实验室搜索可以提供互补的探针，这些探针大多不太敏感，但也不太依赖于模型。我们简要地评论未来的实验，发现光子振荡效应的动力学混合的情况下，大量的隐藏光子的潜力。
2009-10-12 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
Sweeping the pion chimney for axion-like particles with KOTO
University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory（欧内斯特·奥兰多·劳伦斯伯克利国家实验室）；Berkeley Center for Theoretical Physics, Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系理论物理中心）
通过将KOTO数据重新解释为搜索K_L→2π^0a→6γ，研究如何获得对轴子类粒子在难探测质量范围内的新限制，并探讨KOTO6γ数据对更广范围轴子质量的探测能力。
2026-06-12 hep-ph
Axions and Axion-like particles: collider searches
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文系统综述了对撞机搜寻类轴子粒子的唯象学，介绍其理论来源、有效场论描述、主要产生衰变道及间接探测方法，为初学者提供入门参考。
2026-10-28 hep-ph
New generation low-energy probes for ultralight axion and scalar dark matter
我们提出了一个简要的概述，新一代的高精度实验室和天体物理测量，以寻找超轻（亚电子伏）轴子，轴子类赝标量和标量暗物质，形成一个相干凝聚或拓扑缺陷（孤子）。在这些新的探测方法中，所寻求的效应在暗物质和普通物质之间的相互作用常数中是线性的，这与传统的暗物质搜索形成鲜明对比，在传统的搜索中，所寻求的效应在潜在的相互作用常数（非常小）中是二次或更高阶的。
2015-06-28 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
QCD Axion Dark Matter in String Theory: Haloscopes and Helioscopes as Probes of the Landscape
该研究扫描185,965种IIB弦理论紧化，揭示QCD轴子质量与Hodge数$h^{1,1}$的关联，并评估DMRadio、ADMX、MADMAX、BREAD及IAXO对弦景观模型的约束能力。
2025-03-14 hep-ph hep-th
Gravitational Wave and CMB Probes of Axion Kination
本文研究轴子场旋转导致的物质主导与动能主导时代对原初引力波谱的影响，发现谱呈三角形峰，并结合CMB与BBN约束探讨未来引力波观测对轴子暗物质和重子不对称产生机制的探测前景。
2024-11-19 astro-ph.CO hep-ph
New searches at the reactor experiments based on the dark axion portal
核反应堆是研究中微子和亮暗扇形粒子的有力工具。一些反应堆实验已经证明是非常有用的。考虑到人们对寻找新的轻粒子的强度前沿功率的极大兴趣，人们希望探索更多的可能性，利用现有的反应堆电源进行粒子物理研究。我们建议进行一项新的反应堆实验来寻找暗区。暗光子可以在反应堆堆芯中产生，并且在暗轴子入口存在的情况下通过轴子-光子-暗光子顶点衰变为光子和轴子。我们调查的潜力，以寻找这个新的顶点与超光子签名，并提出预期的灵敏度在一些现有的反应堆中微子实验探测器。
2021-03-14 hep-ph
WISPers from the Dark Side: Radio Probes of Axions and Hidden Photons
在无线电政权的测量包括一些有效的方法WISP搜索，往往覆盖独特的或高度互补的范围内的参数空间相比，在其他研究领域的探索。这些测量可以用来寻找隐藏光子和轴子振荡的电磁示踪剂，将探测到的隐藏光子质量范围向下延伸到~10^-19 eV，并关闭了轴子暗物质强烈青睐的1-5微eV范围内的最后间隙。这为该领域的几项新举措提供了强大的推动力，包括WISP暗物质实验（WISPDMX）和在0.1-1000微电子伏特范围内进行宽带WISP搜索的新概念方法。
2013-09-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing Axion via Mössbauer Spectroscopy
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；University of Utah（犹他大学）；Peking University（北京大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
本文提出利用$^{109}$Ag的88 keV超窄穆斯堡尔跃迁搜寻QCD轴子暗物质，推导的参数约束优于现有实验室界限，设计的实验装置可探测更高质量的轴子，拓展了轴子参数空间的搜寻范围。
2025-11-18 hep-ph nucl-ex
Spectral distortions of astrophysical blackbodies as axion probes
本研究发现斯隆数字巡天星表中十余颗光学波段近完美黑体光谱的白矮星可作为新物理测试平台，通过其无光谱畸变的观测结果约束带电磁耦合的轴子参数空间，并展望未来改进方向。
2023-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Electroweak Axion Portal to Dark Matter
本文探讨了类轴子粒子作为媒介在暗物质与电弱规范玻色子间传递相互作用的场景，发现其在天体物理和地面探测中产生可测试信号，为未来电弱ALP门户测试提供了具体基准。
2024-05-30 hep-ph
The cosmic optical background excess, dark matter, and line-intensity mapping
最近使用新视野LORRI图像的研究已经返回了迄今为止对宇宙光学背景的最精确测量，产生的通量超过了深星系计数的预期，大约是两倍。我们调查是否这种过剩，在$\sim 4σ$意义上检测到，是由于轴子样的暗物质，衰变为单能光子。我们计算的光谱能量分布从这样的衰变和LORRI测量的通量的贡献。假设类轴子粒子构成了所有的暗物质，到目前为止，解释测量到的8 - 20 eV质量和3 - 6 $\times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$的有效轴子-光子耦合的参数空间不受约束。如果过剩是由暗物质衰变到光子谱线引起的，那么在即将到来的谱线强度映射测量中将有一个重要的信号，这将允许将这个假设与其他候选者区分开来。
2022-12-05 astro-ph.CO hep-ph
Weak nuclear decays deep-underground as a probe of axion dark matter
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Centro de Astropartı́culas y Fı́sica de Altas Energı́as (CAPA)（高能粒子与天体物理中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）
研究弱核衰变的时间调制以探测轴子暗物质，提出理论框架计算弱核衰变的θ依赖性，并通过分析地下实验室的数据约束轴子衰变常数，提出新的测量方法以探测更短时间尺度的轴子质量。
2026-04-29 hep-ex hep-ph nucl-ex
PASSAT at Future Neutrino Experiments: Hybrid Beam-Dump-Helioscope Facilities to Probe Light Axion-Like Particles
在实验室中产生的类轴子粒子（axion-like particles，ALP）大致有三种探测途径：通过它们随后衰变为标准模型（Standard Model，SM）粒子，它们与SM粒子的散射，或者它们随后转化为光子。衰减和散射是束流收集器类型实验中最常探索的通道，而转换通常被用于光穿透壁（LSW）实验。一类新的实验，被称为PASSAT（用于细长类轴子粒子探测的粒子加速器太阳镜），已经被提出以一种新的方式利用ALP到光子的转换：ALP在束流收集装置中产生后，在放置在源附近的磁场中变成光子。它已被证明，这种混合光束转储日光镜实验可以探测区域的参数空间，还没有被其他实验室为基础的实验研究，因此提供了补充信息，特别是，他们探测一个根本不同的区域比衰减或LSW实验。我们建议PASSAT在未来的中微子实验中的实施，作为一个例子，沙丘般的实验。我们表明，在计划的沙丘多用途探测器的磁场已经能够探测ALP光子耦合到$g_{aγγ} \sim {\rm few}\times 10^{-5}$ GeV $^{-1}$ ALP群众$m_a \lesssim 10$ eV。CAST或BabyIAXO类磁体的实现将灵敏度提高到$g_{aγγ} \sim 10^{-6}$ GeV $^{-1}$。
2021-09-16 hep-ex hep-ph
New inflationary probes of axion dark matter
本文提出轴子等曲率扰动的新宇宙学观测量，包括相关时钟信号和混合非高斯性，可检验轴子存在及其耦合，并有助于缩小暴胀哈勃尺度范围。
2024-02-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On the coupling of axion-like particles to the top quark
本研究利用LHC Run II数据，通过直接和间接两种探测方式探究轻类轴子粒子与顶夸克的耦合，给出该耦合的最优限制，并发现t̄t+MET通道是当前最佳探测途径。
2023-10-10 hep-ex hep-ph
On the interplay between astrophysical and laboratory probes of MeV-scale axion-like particles
类轴子粒子（axion-like particles，ALP）的研究通常集中在单一类型的相互作用上，例如仅与光子的耦合。然而，大多数ALP模型预测不同耦合之间的相关性，这在重要方面改变了现象学。例如，一个MeV尺度的ALP在高能量下与标准模型规范玻色子耦合，通常会与光子、$W^\pm$和$Z$玻色子以及低能的介子和核子相互作用。我们研究了这种情况的影响，并指出，天体物理的限制，特别是从SN 1987 A，可能会大大放宽，开辟新的参数空间区域，可以探索与实验室实验，如NA 62。
2020-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Alpha radioactivity deep-underground as a probe of axion dark matter
本研究提出利用地下重同位素α衰变的时间调制探测轴子暗物质，建立了α衰变半衰期的θ依赖理论，并搭建RadioAxion-α原型实验，可在宽轴子质量范围给出有竞争力的衰变常数限制。
2024-06-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
Constraints on extended axion structures from the lensing of fast radio bursts
本文利用快速射电暴透镜效应约束轴子星性质，发现CHIME未观测到透镜事件可探测质量≳10^{-2}倍太阳质量的轴子星，对应轴子质量≲10^{-10} eV，且其灵敏度可与光学微引力透镜搜寻相竞争。
2025-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Looking for new strategies to probe low mass axion-like particles in ultraperipheral heavy-ion collisions at the LHC
本文提出在LHC超外围PbPb碰撞中利用LHCb和ALICE实验，通过要求衰变顶点在初级顶点区域外来识别长寿命低质量类轴子粒子，并给出其运动学分布与基准截面预测。
2025-01-23 hep-ex hep-ph
Astrophobic Axions
我们提出了一类轴子模型与生成相关的Peccei-Quinn收费已知的费米子，允许抑制轴子耦合到核子和电子。天体物理学的限制因此放宽，允许轴子质量高达${\cal O}(0.1)$ eV。轴子-光子耦合仍然相当大，因此下一代的太阳望远镜将能够探测这种情况。恐星症必然意味着违反味道的轴子耦合，因此对违反味道过程的实验限制可以提供互补的探针。在重质量窗口中，恐星轴子可能是一个可行的暗物质候选者，也可以解释恒星中的异常能量损失。
2018-06-13 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
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。
2004-04-14 astro-ph hep-ex hep-ph
The $B^+ \to K^+ ν\bar ν$ decay as a search for the QCD axion
IPHC, Université de Strasbourg et CNRS（斯特拉斯堡大学与法国国家科学研究中心）；LAPTh, Université Savoie Mont-Blanc et CNRS（萨瓦蒙布朗大学与法国国家科学研究中心）
该研究提出一种模型无关的框架，利用公开数据重新解释Belle II结果，通过统计主导的包容性标记分析，解析真实与重建动量变量之间的映射，从而探测轻不可见粒子如QCD轴子或轴子类粒子，改进了B⁺→K⁺a分支比的限制，并约束轴子的基本味变换耦合。
2026-05-07 hep-ex 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
Light to Heavy, Brief to Eternal: An Axion for Every Occasion (in the Early Universe)
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
本文探讨早期宇宙中轴子的多种场景，分析其在暗辐射、暗物质、原始等离子体及额外自由度中的作用，展示宇宙学数据探测轴子潜力。
2026-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature forecast in the anthropic axion window
我们探讨了宇宙学对等曲率波动幅度的敏感性，这种波动是由“人择窗口”中的轴子引起的，在“人择窗口”中，轴子衰减常数f_a >> 10^12 GeV，初始失准角θ_i << 1。在一个最小的Lambda-CDM宇宙学中，扩展了次主导尺度不变的等曲率波动，现有的数据将等曲率分数限制在95% C. L.时的α < 0.09。如果没有信号出现，普朗克可以将这一限制提高到0.042，而最终的CMB探测器仅受温度和E偏振的宇宙变化的限制，可以达到0.017，比目前的极限高出约5倍。在f_a和H_I（暴胀期间的哈勃参数）的参数空间中，我们确定了一个小区域，在这个区域中轴子的探测仍然在现实宇宙学探测的范围之内。
2009-06-16 astro-ph.CO hep-ph
