SL(2,R) Invariance of Non-Linear Electrodynamics Coupled to An Axion and a Dilaton
对于耦合到轴子$a$和介子$ϕ$的非线性电动力学，具有$SL(2,\mbox{\elevenmsb R})$不变运动方程的最一般的拉格朗日量是$$ -\half\left(\nablaϕ\right)^2 - \half e^{2ϕ}\left(\nabla a\right)^2 + \fraction{1}{4}aF_{μν}\star F^{μν} + L_{\rm inv}(g_{μν},e^{-\frac{1}{2}ϕ}F_{ρσ}) $$，其中$L_{\rm inv}(g_{μν},F_{ρσ})$是其运动方程在电磁对偶旋转下不变的拉格朗日量。特别是有一个独特的推广玻恩-因菲尔德理论承认$SL(2,\mbox{\elevenmsb R})$不变的运动方程。
1995-09-25 gr-qc hep-th
The Einstein-Maxwell-aether-axion theory: Dynamo-optical anomaly in the electromagnetic response
本文在爱因斯坦-麦克斯韦-醚-轴子理论的框架下考虑了一个pp波对称模型。在此模型中，赝标、电场和磁场在引力pp波到达之前是常数，得到了轴子电动力学方程的精确解。我们表明，动力光学相互作用，即耦合的电磁场的动态单位矢量场，归因于速度的宇宙底层（以太，真空，暗流体.），提供轴向主动电动系统的响应以显示异常行为。
2016-03-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Electromagnetic Memory Effect Induced by Axion Dark Matter
来自天文事件或原始宇宙的引力波的记忆效应可能具有新物理学的信息。有趣的是，电动力学中的记忆效应表现为净动量反冲，而重力中的记忆效应表现为净相对位移。特别是，Winicour已经表明，B-模式的内存，其特点奇偶校验奇数全局分布的内存，不存在。研究了轴子电动力学中的记忆效应，发现在相干振荡的轴子背景场存在的条件下，B模记忆效应可以存在。此外，我们研究了利用这种效应的轴子暗物质的可探测性。我们还讨论了在存在轴子暗物质的情况下B模式引力记忆效应的存在。
2017-09-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axion electrodynamics and dark matter fingerprints in the terrestrial magnetic and electric fields
我们认为数学方面的轴子电动力学应用到地磁和地球电场，这是耦合的遗迹轴子出生在早期宇宙和（假设）形成现在的冷暗物质的演变问题。我们发现Axionic类似物的德拜电位，众所周知的标准法拉第-麦克斯韦电动力学，并讨论精确解的轴子电动力学方程描述的状态轴向耦合的电场和磁场在一个球形谐振器地球电离层。我们着重研究了在暗物质环境中由于轴子-光子耦合而出现的特定电磁振荡的性质。我们指出这种电场和磁场配置纵向电磁集群。
2012-09-27 astro-ph.EP gr-qc math-ph
Cosmological Birefringence and the Geometric Phase of Photons
关于轴子电动力学在背景平坦FRW宇宙，我们表明，宇宙学双折射产生于绝热非循环几何相位，出现在光子的量子态，因为它们与轴子场的相互作用。我们还表明，轴子电动力学是等效的标准电动力学的时间依赖性双各向同性的磁电Tellegen媒体，它作为一个模拟系统，可以模拟宇宙学双折射。
2019-08-09 astro-ph.CO gr-qc
Poynting vector controversy in axion modified electrodynamics
通过双光子电磁异常来寻找轴子暗物质的最灵敏的天体探测器，通过轴子与大的直流磁场的混合将轴子转换为光子。在这项工作中，我们应用坡印廷定理所产生的轴子修改电动力学和确定两个可能的坡印廷矢量，一个类似于亚伯拉罕坡印廷矢量和其他的闵可夫斯基坡印廷矢量电动力学。后者拾取了额外的非保守项，而前者没有。为了理解能量转换和功率流的检测系统中的源，我们应用两个坡印亭定理轴子修改电动力学，谐振腔和宽带低质量轴子探测器。我们表明，这两个坡印廷定理给出了相同的灵敏度谐振腔轴子haloscope，但预测显着不同的灵敏度低质量的宽带电容haloscope。因此，我们提出这样一个问题：在亚伯拉罕-闵可夫斯基争论的框架下，是否可以理解哪一个是正确的轴子暗物质探测？实际上，这应该在探测到轴子时通过实验来证实。然而，当考虑电介质中的正则动量时，许多电动力学实验都倾向于闵可夫斯基坡印廷矢量。在准静态极限条件下，小质量轴子晕圈探测器的灵敏度计算应重视轴子修正的Minkowski坡印廷矢量，并预测其灵敏度比Abraham坡印廷矢量等效值高几个数量级.
2022-11-10 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
Caroll-Field-Jackiw electrodynamics in the pre-metric framework
我们分析了卡罗尔场Jackiw（CFJ）修改电动力学重新制定为普通麦克斯韦理论与额外的特殊轴子场。在这种形式中，CFJ模型作为Hehl和Obukhov最近开发的预度量方法的特殊情况出现。这个嵌入证明是不平凡的。特别地，前度规能量动量张量不依赖于轴子。这与CFJ能量动量张量相反，CFJ能量动量张量明确涉及轴子加法。我们证明了这两个量之间的关系类似于Noether守恒张量和Hilbert对称张量之间的对应关系。结果CFJ能量动量张量表现为前度规的唯一守恒闭包。另一个问题是在双折射效应的描述，这在前度规框架不依赖于轴子。与CFJ模型的比较表明，相应的波传播（菲涅耳）方程必须扩展一个导数项，这是非零的轴子场。在这种方式下，CFJ的双折射效应是在无度量的方法。因此，洛伦兹和CPT违反模型可以嵌入在电动力学的预度量方法没有矛盾。这种对应关系对于两种构造都是有用的。
2004-04-28 gr-qc hep-th
Chern-Simons bubbles: Lopsided false vacuum decay in axion electrodynamics
本研究在含平行背景电磁场的轴子电动力学中发现新型反作用瞬子解，对应屏蔽电磁场的轴子畴壁成核，解具有独特的外低能区特征并可沿场向拉长，为粒子物理与宇宙学提供新研究方向。
2024-01-31 gr-qc hep-ph hep-th
Axion electrodynamics on the Bianchi spacetime platform: Fingerprints of shear of the aether velocity
本文在轴子扩展的爱因斯坦-麦克斯韦-以太理论中，利用Bianchi各向异性宇宙学模型研究以太速度剪切对轴子-光子系统演化的影响，并推导出包含剪切张量平方项的扩展主方程。
2023-04-14 gr-qc
Simulating Axion Electrodynamics in Magnetized Plasmas: Energy transfer in the inhomogeneous and strongly varying limit
Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马大学物理系及INFN罗马第一分部）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), University of Valencia-CSIC（瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所）；CENTRA, Departamento de Fisica, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL（里斯本大学技术学院物理系CENTRA中心）；Department of Theoretical Physics, CERN（欧洲核子研究中心理论物理部）；Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所粒子物理与天体物理系）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）；II. Institute of Theoretical Physics, Universität Hamburg（汉堡大学第二理论物理研究所）
研究轴子在磁化等离子体中诱导的电磁响应，重点在于高非均匀和强烈变化背景下的能量传输与损耗，通过频域和时域模拟分析光子激发效率、阿列夫波间接激发及局部等离子体下密度中的电场激发。
2026-03-27 gr-qc hep-ph hep-th
Axion and dilaton + metric emerge from local and linear electrodynamics
我们快速地看一下自然界中不同的可能的普遍耦合标量场。然后，我们讨论了尺度变换（膨胀）群的测量，以及庞加莱群，如何导致Weyl-Cartan时空结构。在那里，森林被自然包围。此外，我们简单地描述了假设的轴子场的现象学。在本文的第二部分中，我们考虑了一个时空，它的结构完全由预度量的Maxwell方程和一个具有36个独立分量的四阶电磁响应张量密度$χ^{ijkl}= -χ^{jikl}= -χ^{ijlk}$来描述。这个张量密度包含了时空的磁导率、磁导率和磁电模量。没有度量，没有联系，没有规定进一步的属性。如果我们在这个时空模型中禁止双折射（双折射），我们最终会得到一个轴子、一个介子和一个具有洛伦兹签名的度规张量的10个分量的场。如果介子成为常数（真空导纳），而轴子场为零，我们就恢复了广义相对论的黎曼时空。因此，度量封装在$χ^{ijkl}$中，可以从中导出。[文件CarlBrans80_07.tex]
2016-03-26 gr-qc hep-th physics.class-ph
Modified Axion Electrodynamics as Impressed Electromagnetic Sources Through Oscillating Background Polarization and Magnetization
我们提出了一个重新制定的轴子修改电动力学与所有修改重新定义的D，H，B和E场之间的本构关系。这使得解释的轴子诱导的背景束缚电荷，极化电流和背景极化和磁化满足电荷电流连续性方程。这种表示形式类似于光子扇区奇宇称洛伦兹不变性违反背景场。我们表明，当施加一个直流B-场的振荡背景极化诱导的频率相当于轴子质量。相反，当施加直流电场时，在与轴子质量相等的频率下诱导振荡背景磁化。我们表明，这些条款是等效的外加源项，类似的方式，电压和电流源的电路和天线理论中的麦克斯韦方程组的印象。外加源项表示外部能量转化为电磁能，在轴子修正电动力学的情况下，这是由于逆普里马科夫效应将轴子的能量转化为光子。在DC磁场下的轴子诱导振荡极化类似于以轴子康普顿频率振荡的永久极化驻极体，其从有效的外加磁电流源产生电动势。特别是，它示出，所施加的直流电流，驱动电磁铁的螺线管磁直流场，感应出平行于直流电流的外加磁电流，在轴子的康普顿频率振荡。我们表明，磁流驱动电压源通过一个电矢势，也定义了边界条件的振荡轴子感应极化的内部和外部的电磁铁。
2019-08-01 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Anomalous character of the axion-photon coupling in a magnetic field distorted by a pp-wave gravitational background
研究了引力辐射影响下的磁场中的轴子-光子耦合问题。我们着重于两个模型的精确解的轴子电动力学方程在pp波引力背景下与初始恒定磁场。第一个模型描述了一个初始恒定的磁场在引力波真空与单位折射率的响应;第二个模型的特点是由一个非单位折射率规定的普通和/或暗物质的存在。我们表明，这两种模型都表现出异常行为的电磁场产生的轴子-光子耦合在磁场的存在下，在引力波的背景下发展。讨论了轴子暗物质在该电动力学系统反常响应形成中的作用。
2014-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On spacetime structure and electrodynamics
由于电动力学处理的几乎所有现象的能量标度都远低于希格斯质量能量和中间玻色子能量，因此连续介质的电动力学应该是适用的，时空/真空的本构关系应该是局部的和线性的。时空/真空的关键特征是什么？弱等效原理（Weak Equivalence Principle，WEP I）是光子/波包的弱等效原理（Weak Equivalence Principle），它指出光在引力场中的时空轨迹只取决于它的初始位置和传播方向，而不取决于它的频率（能量）和偏振，即光在时空/真空中传播的非双折射。利用这个原理，作者于1981年在弱场极限下证明了，以及Lammerzahl和Hehl于2004年与Favaro和Bergamin于2011年一起提出的，没有假设弱场条件，即本构张量必须是核度规形式，只有两个额外的自由度--伪标（阿贝尔轴子或EM轴子）自由度和标量（轴子）自由度（即具有轴子和轴子的度量）。本文综述了这种联系和非双折射的高精度经验检验，以及宇宙阿贝尔轴子和介子检验的现状。如果假设更强版本的WEP，即用于光子（波包）的WEP II，除了WEP I之外，它还声明光的偏振状态不会改变（例如，线性偏振光没有偏振旋转），并且没有光的放大/衰减，那么没有阿贝尔（EM）轴子和无轴子，并且我们有纯度规理论。
2016-10-10 gr-qc
Axion dissipation in conductive media and neutron star superradiance
本研究针对中子星磁层导电等离子体可能触发轴子超辐射不稳定性的猜想，纳入等离子体动力学与流体效应，通过两种玩具模型验证发现典型等离子体密度会强烈抑制该不稳定性，降低中子星超辐射的可行性，还补充了耗散等离子体中轴子电动力学的相关现象。
2025-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
New parity-violating photon-axion interaction
作者和SenGupta早先提出的一个变体，通过Kalb-Ramond场作为中介来描述Einstein-Cartan时空中的四维Maxwell电动力学，即使KR规范场具有标准宇称分配，也会导致新的Maxwell-Kalb-Ramond耦合违反空间宇称。这种耦合的一个结果似乎是调制，波长无关，但依赖于KR场强度，从遥远的星系源观测到的同步辐射的强度。
2002-03-26 gr-qc hep-th
Non-minimal coupling of photons and axions
我们建立了一个新的自洽方程组，该方程组考虑了引力场、电磁场和轴子场的非极小相互作用。该程序是基于标准爱因斯坦-麦克斯韦-轴子作用量的非最小扩展。讨论了一类十参数非极小线性模型的一般性质。我们将这一理论应用到具有pp波对称性的模型中，并考虑电磁波与引力场和轴子场的非最小耦合传播。我们专注于电动力学方程的精确解，它描述了由轴子场引起的准最小和非最小光学活动。我们还讨论了从天体物理双折射和偏振旋转观测耦合参数的经验约束。
2010-03-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bending of light in axion backgrounds
在这项工作中，我们研究光的折射计算完整的解决方案轴子电动力学。我们还考虑到了额外的血浆成分的可能性。然后，我们专门研究与背景尺度相比较小的波长，以确定折射是否可以用几何光学来描述。我们还考虑到了额外的血浆成分的可能性。在没有等离子体的情况下，对于相对于光轴的小入射角，轴子电动力学和几何光学具有良好的一致性，在$\mathcal{O}(g_{a γγ}^2)$处发生折射。然而，对于远离光轴的光线，与几何光学的一致性被破坏，并且主折射需要在$\mathcal{O}(g_{a γγ})$处发生的全波光学处理。在足够大的等离子体质量的存在下，光的波动性质被抑制，几何光学与所有光线的完整理论非常一致。因此，我们的研究结果表明，有必要进行更全面的研究透镜和光线跟踪轴子的背景下，包括一个完整的帐户的新的$\mathcal{O}(g_{a γγ})$波光学折射的贡献。
2020-08-29 gr-qc hep-ph
Light propagation in generally covariant electrodynamics and the Fresnel equation
在一般协变（前度规）电动力学的框架内，我们指定的激发$H=({\cal D},{\cal H})$和场强$F=(E,B)$之间的局部真空时空关系。我们用Hadamard方法研究了电磁波在这样的时空中的传播，并利用本构张量密度$κ\sim\partial H/\partial F$得到了一个菲涅耳方程，它在波的余矢中是一个四阶代数方程。我们确定如何不同的块的$κ$，特别是轴子和skewon件，影响光的传播。
2002-03-28 gr-qc hep-th
Electrodynamics of a Cosmic Dark Fluid
宇宙暗流体被认为是一种非稳态介质，电磁波在其中传播，磁电场结构产生并演化。暗流体的介质型表示使我们能够在分析中涉及在连续统的经典协变电动力学框架中阐述的概念和数学形式，并区分众所周知的介质效应的暗类似物，例如光学活动，热电，压电磁性，电磁和磁致伸缩以及动力光学活动。暗流体被认为是由一个二重奏的暗物质（一个赝标量的轴子成分）和暗能量（标量元素），分别，我们区分电动力学效应引起的这两个组成部分的暗流体。该评论包含了十个模型的讨论，其中描述了电动力学效应引起的暗物质和/或暗能量。模型伴随着主方程的精确解的例子，相应地扩展;应用被认为是宇宙学和时空与球面和PP波对称性。在这些应用中，我们将注意力集中在由暗流体引起的三个主要电磁现象上：第一，纵向磁电团簇的出现;第二，异常电磁响应的产生;第三，宇宙历史中黑暗时期的形成。
2016-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
$p$-form electrodynamics as edge modes of a topological field theory
该研究证明$d\geq2$维的$p$-形式电动力学可通过哈密顿约化从带精确边界条件的拓扑场论边缘模涌现，还可拓展描述手征形式、拓扑有质量形式及轴子耦合等情形。
2023-10-04 gr-qc hep-th
Spacetime metric from linear electrodynamics II
根据Kottler、Kartan和van Dantzig的理论，我们用场强$F=(E,B)$和激发态$H=({\cal D}, {\cal H})$的度量无关形式给出了麦克斯韦方程组。我们假设在$H$和$F$之间存在线性本构关系。首先，我们从本构张量中分离出一个伪标量（轴子）场;其剩余的20个分量可用于定义2-形式的对偶算子$^#$。如果我们强制约束$^{##}=-1$，那么我们可以由此导出时空的{ \em度规}的共形不变部分。
1999-11-24 gr-qc hep-th
Polarization and stratification of axionically active plasma in a dyon magnetosphere
在Einstein-Maxwell- Boltzmann轴子理论的框架下，研究了静止球对称相对论性轴激活多组分等离子体在轴子的引力场、磁场和电场中的状态.我们假设轴子电动力学方程、协变相对论动力学方程和修正Higgs型势的轴子场方程是非线性耦合的，并假设双子外部的引力场是固定的，是Reissner-Nordström型的.我们引入了作用于轴向活动等离子体中粒子的广义洛伦兹力，并分析了这一推广的结果。精确解的分析，在此模型的框架下获得的相对论玻尔兹曼电子-离子和电子-正电子等离子体，以及，为退化的零温度电子气，表明极化和分层的现象可以出现在等离子体中，引起注意的已知Pannekoek-Rosseland效应的轴模拟。
2019-01-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Electrodynamics with an Infrared Scale and PVLAS experiment
我们考虑一个红外洛伦兹破坏与最近的结果PVLAS实验。我们的分析是基于一个关系，可以建立，在一定条件下，轴向粒子理论和电动力学与红外尺度。在PVLAS情况下，该条件意味着两个色散关系，使得红外尺度$|\vec θ|$、逆轴子-光子耦合常数$M^{-1}$和外磁场${\vec B}$可以通过公式$|{\vec θ}|= {|\vec B|}/M$连接。我们的分析，这只需要一个非动力学的（非对称的）轴向类场导致$|{\vecθ}| \leq 5.4 \times 10^{-7}$ meV和$M^{-1} \sim 1.2 \times 10^{-3}$ GeV $^{-1}$。
2007-09-04 gr-qc hep-ph hep-th
Temporary Singularities and Axions: an analytic solution that challenges charge conservation
我们通过建立在[物理学基础49，330（2019）]中证明的可能性，构建了违反全局电荷守恒的麦克斯韦方程组的解析解。该结构对于包含临时奇点的时空和包含拟议的“拓扑”轴子场的麦克斯韦电动力学是有效的。因此，它表明，尽管在奇点处“物理学崩溃”，但时空上的物理定律仍然对可能发生的事情施加了限制。此外，可以应用变换光学的概念来表明我们的特定数学解决方案具有更广泛的适用性。
2022-03-16 gr-qc physics.class-ph
Electric-Magnetic Duality Rotations in Non-Linear Electrodynamics
我们表明，有一个函数的一个变量的价值拉格朗日耦合到重力的麦克斯韦场的运动方程承认电磁对偶。这样的拉格朗日函数由Witten二维黑洞中类时测地线的Hamilton-Jacobi方程的解给出。其中有玻恩-因费尔德拉格朗日量，它产生于开放的弦论。我们调查的轴子和介子的效果在开超弦的情况下，我们表明，这个理论失去了它的电磁对偶不变性时，考虑高阶电磁场项。我们讨论了弦论中黑洞的一些含义和$4k$时空维中$2k$ -形式的推广。
1995-08-27 gr-qc hep-th
Fresnel analysis of the wave propagation in nonlinear electrodynamics
本文研究了非线性电动力学模型中的波的传播。特别注意的推导和分析的菲涅耳方程的波余矢量。对于一般的非线性拉格朗日模型类，我们演示了如何原来的四次菲涅耳方程因式分解，产生通用的双折射效应。我们表明，封闭的有效本构（或跳跃）张量是必要的和充分的双折射的情况下，即，一个独特的光锥结构的存在。作为菲涅耳方法的另一个应用，我们分析了光在运动各向同性非线性介质中的传播。相应的有效本构张量包含非平凡的skewon和轴子片。对于非线性物质，我们发现双折射是由非线性引起的，并导出了相应的光学度量。
2002-04-05 gr-qc
Maximally symmetric nonlinear extension of electrodynamics and charged particles
我们考虑耦合的电和磁充电源的麦克斯韦理论称为ModMax的最大对称非线性扩展。其目的是揭示区分ModMax和麦克斯韦电动力学的物理效应。我们发现，在非线性电动力学的通用模型相比，Lienard-Wiechert领域引起的移动的电或磁粒子，或双子的ModMax运动方程的精确解。然后，我们研究ModMax非线性是否以及如何影响带电物体的电磁相互作用的性质，特别是洛伦兹力，库仑定律，Lienard-Wiechert场，狄拉克和Schwinger的量子化的电荷和磁荷，以及康普顿效应。在传递中，我们还提出了一种替代形式的ModMax拉格朗日在麦克斯韦理论的耦合轴子-类轴子辅助标量场，这可能是相关的揭示ModMax的有效场论的起源。
2022-07-18 cond-mat.str-el gr-qc hep-ph
The extended Einstein-Maxwell-aether-axion theory: Effective metric as an instrument of the aetheric control over the axion dynamics
本文在 Einstein-Maxwell-aether-axion 理论中建立两级控制模型，利用依赖以太流不变量的有效度规和轴子真空平均引导函数调控场演化，并推导耦合主方程、给出静态球对称应用。
2023-11-07 gr-qc
Linear media in classical electrodynamics and the Post constraint
麦克斯韦方程组在1+3维和随后的4维中以通常协变和无度量的方式被制定。为此，我们使用激发$\cal D$、$\cal H$和场强$E,B$。假设激发和场强之间的局部线性本构关系，具有36个分量的本构张量$χ^{ijkl}=-χ^{jikl}=-χ^{ijlk}$。讨论了该张量的性质。特别是，我们解决后约束的有效性，一个正在讨论的主题。在这方面，Tellegen回转器，轴子场，“完美的电磁导体”的Lindell和Sihvola相互比较。
2004-11-03 cond-mat.mtrl-sci gr-qc physics.class-ph
Maxwell's field coupled nonminimally to quadratic torsion: Induced axion field and birefringence of the vacuum
我们考虑了电磁场$F$和时空扭转场$T^α$之间可能的（宇称守恒）相互作用。对于一般的初等挠率，最低阶规范不变耦合项可分为两类，一类是挠率非极小项，另一类是挠率{ \it二次项}。这两个类显式显示。类型$\sim F T^2$的第一类产生麦克斯韦方程组的（不期望的）修改。第二类$\sim F^2 T^2$不涉及麦克斯韦方程组，而是修改时空的本构张量。这样的修改可以完全描述的框架metricfree电动力学。我们认识到由挠率产生的三种物理效应：（1）在时空中诱导{ \em旋光性}的轴子场，（2）产生真空的{ \em双折射}的光锥结构的修改，以及（3）{ \em光速}的挠率依赖性。我们研究这些影响的背景下，弗里德曼宇宙扭转。{ \it文件tor17.tex，2003年8月2日}
2003-08-03 gr-qc
The Effect of Quark-antiquark Confinement on the Deflection Angle by the NED Black Hole
本研究在NED黑洞框架下，借助高斯-博内定理探究夸克-反夸克禁闭对偏转角的影响，同时分析冷非磁化等离子体、轴子-等离激元对引力透镜的作用，揭示多因素相互作用对引力透镜的细致影响，助力暗物质与天体物理研究。
2024-03-11 gr-qc
