Phenomenological Aspects of Axion-Like Particles in Cosmology and Astrophysics
宇宙学和粒子物理学今天比以往任何时候都更接近，在宇宙学，粒子物理学和场论之间的界面上进行了一些研究。暗物质（DM）之谜是这些领域之间最常见的未解决问题之一。基于许多天体物理学和宇宙学的观测，现在已经确定，宇宙的总物质含量中只有一小部分是由重子物质组成的，而绝大多数是由暗物质组成的。然而，这种成分的性质仍然未知。一个理论上动机良好的理解暗物质的性质的方法是通过寻找暗物质的轻赝标量候选者，如轴子和类轴子粒子（ALP）。轴子是量子色动力学（QCD）中强CP（电荷宇称）问题的Peccei-Quinn（PQ）解的假想基本粒子。此外，粒子物理学的标准模型（SMPP）的许多理论上有充分动机的扩展预测了更多类似于QCD轴子的赝标量粒子的存在，称为ALP。轴子和ALP的特征在于它们与两个光子的耦合。虽然轴子的耦合参数与轴子质量有关，但耦合参数与ALP的质量之间没有直接关系。然而，预计ALP共享相同的轴子现象。在过去的几年里，轴子和ALP重新流行，并慢慢成为最有吸引力的候选人之一，可能有助于宇宙的暗物质密度。在这篇论文中，我们着重研究轴子和ALP与光子的相互作用，以限制它们的一些性质。
2022-03-11 astro-ph.HE hep-ph
Generalized Ray Tracing for Axions in Astrophysical Plasmas
本研究提出适用于天体物理等离子体中轴子研究的广义射线追踪框架，采用完全协变方案结合前向与后向追踪方法，量化多种物理效应的影响，证实可提升对银河系中心磁陀星轴子谱线的探测灵敏度，有望触及QCD轴子参数空间。
2023-11-06 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
The Fourier formalism for relativistic axion-photon conversion, with astrophysical applications
本文研究了具有背景磁场${\bf B}$的等离子体中光子与相对论性类轴子粒子的弱混合。我们表明，在轴子-光子耦合的领导秩序，转换概率，$P_{γ\to a}$，是由垂直于粒子轨迹的磁场分量的一维功率谱。等价地，我们将$P_{γ\to a}$表示为磁场自相关函数的傅里叶变换，并在实空间磁场的性质和能量依赖的转换概率之间建立字典。对于质量大于等离子体频率（$m_a>ω_{\rm pl}$）的轴子，我们使用这种形式来解析地解决一般磁场中的微扰轴子-光子混合问题。在一般情况下，$ω_{\rm pl}/m_a$沿轨迹任意变化，我们表明，一个天真的应用程序的标准形式主义的“共振”转换可以得到非常不准确的结果，一个仔细的计算一般给予非共振的贡献至少一样大的共振贡献。此外，我们演示了如何基于快速傅立叶变换的技术提供了一个新的，高效的数值方法计算轴子光子混合。我们简要地讨论了磁场建模在星系团在我们的研究结果，并认为，特别是最近提出的“经常”模型用于研究轴子光子混合（特别适用于英仙座集群）是不一致的意见。我们的形式主义提出了新的方法来寻找轴子的印记，并将是非常重要的光谱仪与百分之一级的灵敏度，其中包括现有的X射线观测钱德拉以及即将到来的雅典娜任务。
2022-02-03 astro-ph.HE hep-ph
Axions from Neutron Star Mergers
类轴子粒子（ALP）原则上可以在非常热和密集的天体物理环境中产生，从满足这些条件的极端物体逃逸，然后在事件和地球之间的磁场中转化为伽马射线。这一过程可能为轴子的物理学和产生它们的天体物理学物体的内部工作提供了一个新的窗口。有趣的是，虽然这一过程已被研究的核心坍缩超新星和其他极端的天体物理事件，没有估计存在的中子星合并，对象最近通过检测引力波。在这项工作中，我们研究了生产的ALP在中子星合并，发现一个大区域的ALP参数空间的幅度在源是这样的，以产生一个相当大的伽马射线信号在地球上。我们发现，这些事件放置在附近的星系的检测预测，发现它们是潜在的费米-LAT观测，从而打开了一个新的窗口，这些灾难性的事件的天体物理学，并超越标准模型的新粒子。
2022-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Axion-like particles and high energy astrophysics
类轴子粒子（ALP）是轻的、中性的、赝标量玻色子，由粒子物理学标准模型的几个扩展（如弦论）预测，并且应该主要只与两个光子相互作用。在存在外部磁场的情况下，光子ALP振荡发生，并且可以在甚高能量（VHE）带（$100 \, {\rm GeV} - 100 \, {\rm TeV}$）中产生相当大的天体物理效应。光子-ALP振荡增加了宇宙对VHE光子的透明度，部分防止了由河外背景光（EBL）引起的伽马-伽马吸收。此外，他们有重要的意义，活动星系核（AGN）通过修改他们的观察光谱的平谱射电类星体（FSRQs）和BL湖。为了限制ALP参数空间，人们进行了许多尝试，通过研究星系团中由于光子-ALP转换而导致的光谱不规则性以及恒星发射ALP的后果。即将推出的新VHE光子探测器，如CTA，HAWC，Gamma-400，LHAASO，TAIGA-HiSCORE，HERD和ASTRI将解决这个问题。
2019-11-21 astro-ph.HE hep-ph
Missing in Axion: where are XENON1T's big black holes?
我们开创了黑洞质量间隙作为一个强大的新工具约束新粒子。耦合到标准模型的一种新粒子--如轴子--在第三类恒星的核心中充当额外的损失源，抑制由于风引起的质量损失并淬灭对不稳定性。这导致了更重的天体物理学黑洞。作为一个例子，使用恒星模拟，我们表明，最近的XENON 1 T过剩的太阳轴子解释意味着天体物理黑洞的~ 56 MS，正方形内的黑洞质量差距预测的标准模型。
2020-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
TASI Lectures on the Particle Physics and Astrophysics of Dark Matter
这些关于暗物质（DM）的粒子物理学和天体物理学的讲义在TASI 2022“希格斯发现十年后：粒子物理学的现在和未来”上发表。“这些针对高级研究生和初级博士后水平的课堂讲稿的重点是间接的（即，天体物理学和宇宙学）粒子DM模型的探测器。虽然DM模型和间接检测广泛讨论，弱相互作用的大质量粒子（WIMP）和轴子的例子进行了详细的研究。所涵盖的主题包括：DM在宇宙学和结构形成的天体物理学中的作用，包括星系中DM密度分布，粒子DM模型的一般约束，最小DM理论，以higgsino作为相关和说明性的例子，伽马射线的间接探测，包括即将到来的切伦科夫望远镜阵列，轴子作为强CP问题的解决方案和DM候选者，包括可能的紫外线完成和轴子弦宇宙学的讨论，以及轴子的天体物理探测，如等曲率扰动，$N_{\rm eff}$，黑洞超辐射，射电望远镜，光谱调制，恒星偏振和恒星冷却等主题。本书提供了一些示例性的望远镜笔记本，引导读者进行相关的分析，其中包括一个示例性的统计分析，即利用费米大天区望远镜的伽马射线数据对Segue I矮星系进行DM湮灭搜索，这与费米银河系中心过剩的DM解释有关。我们还提供了粒子和天体粒子物理学的频率统计学的介绍。这些课堂讲稿是教学性的，重点是解释基本的物理原理和分析技术，这些技术将在未来十年的粒子DM搜索中发挥关键作用。
2023-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Haloscopes
本文计算了宇宙磁场中类轴子暗物质转换产生的射电光子通量。我们发现，对于类轴子粒子质量周围的$10^{-6}\,$电子伏特和有效耦合常数的光子$g_{aγ}\gtrsim10^{-13}\,{\rm GeV}^{-1}$强磁化附近的恒星风可能会给检测到的线状无线电光子信号，虽然预测的通量是高度不确定的，由于知之甚少的磁场的结构。然而，可能值得在这些来源的方向进行专门的搜索。当与未来可能的轴子暗物质的实验室检测相结合时，这种观测可能反过来提供有关此类物体中小尺度磁场结构的信息。
2017-08-29 astro-ph.HE hep-ph
Hydrogen Axion Star: Metallic Hydrogen Bound to a QCD Axion BEC
作为冷暗物质的候选者，QCD轴子可能形成玻色-爱因斯坦凝聚体，称为轴子星，质量在$10^{-11}\,M_{\odot}$周围。在本文中，我们指出一个全新的天体，一个氢轴子星（HAS），很可能是由普通重子物质成为引力束缚到轴子星。我们研究了HAS的性质，发现HAS的氢云中心具有较高的压力和温度，可能处于液态金属氢状态。由于轴子星和氢云的粒子数密度都很高，轴子和氢之间微弱的相互作用仍然可以在$10^{13}~\mbox{W}\times(m_a/5~\mbox{meV})^4$周围产生足够的内部能量，使这些物体成为发光的点源。高分辨率的紫外、光学和红外望远镜可以通过黑体辐射发现HAS。
2016-12-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the impact of magnetic-field models in galaxy clusters on constraints on axion-like particles from the lack of irregularities in high-energy spectra of astrophysical sources
光子在外部磁场中可以转变为类轴子粒子（axion-like particles，ALP）。在一定条件下，这种效应会导致天体物理源观测光谱的不规则特征。在特定的光谱中缺乏这种不规则性被用来限制ALP参数，其中两个最受欢迎的来源是射电星系NGC 1275和耀变体PKS 2155-304。该效应以及因此的约束取决于来自光源的光传播所通过的磁场。在这里，我们重新审视ALP的约束，从伽马射线观测的NGC 1275考虑到定期磁场的X射线腔观察这个射电星系周围。在以前的研究中没有考虑到这个领域，这些研究假设了相干长度远小于腔尺寸的纯湍流场模型。对于纯规则场，ALP约束大大放松，相比纯湍流。虽然源周围的实际磁场是湍流和有序分量的未知总和，但结果的差异给出了研究的理论不确定性的估计，并要求详细测量用于约束ALP特性的源周围的磁场。
2020-01-28 astro-ph.HE hep-ph
Lecture Notes: WISPs in gamma-ray astrophysics
本讲义概述涉及轴子、ALP及WISP的高能天体物理过程，阐述其性质、观测特征与暗物质关联，辅以实操教程与NGC 1275伽马射线数据的ALP搜寻分析。
2025-05-19 astro-ph.HE hep-ph
Axions at the meV Crossroads: Theory, Cosmology, Astrophysics, and Experiments
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）；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所）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分所）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学高能粒子与天体物理中心）；Department of Chemistry and Physics, Barry University（巴里大学化学与物理系）；Centro de Astrobiología, INTA-CSIC（西班牙国家航空航天技术研究所-西班牙国家科学研究委员会天体生物学中心）；LAPTh, Université Savoie Mont-Blanc et CNRS（萨瓦蒙布朗大学CNRS拉普斯理论物理实验室）；Barry University（巴里大学）
本文综述了毫电子伏量级轴子在理论、宇宙学、天体物理学和实验中的研究现状，探讨其作为暗物质和暗辐射的宇宙学影响以及在恒星和超新星中高效产生带来的天体物理探测意义。
2026-07-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
How do Magnetic Field Models Affect Astrophysical Limits on Light Axion-like Particles? An X-ray Case Study with NGC 1275
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是粒子物理学标准模型的一个很好的扩展，目前对活动星系核（AGN）的X射线观测对ALP与电磁场的耦合（$g_{a γ}$）提出了最严格的限制，特别是对于非常轻的ALP（$m_a\lesssim10^{-11}$ eV）。我们重新审视了Reynolds等人（2020）使用NGC 1275（英仙座星系团的中心AGN）的Chandra X射线光栅光谱学获得的限制，检查X射线光谱模型和磁场模型的影响。我们还提出了一个新的公开可用的代码，ALPro，我们用它来解决ALP传播问题。我们讨论了英仙座湍流磁场的证据，并表明，它可以是重要的解决尺度低于相干长度的磁场结构。我们重新分析了NGC 1275 X射线光谱使用改进的数据处理和基线光谱模型。我们发现的限制是不敏感的部分覆盖的吸收体是否被用于配合。在低$m_a$（$m_a\lesssim10^{-13}$ eV）下，与Reynolds等人（2020）的模型B相比，我们发现不同磁场模型对$g_{a γ}$（通过$0.1-0.3$ dex）的限制略弱。设计用于模拟$\sim50$ kpc尺度相干结构的高斯随机场（GRF）模型也仅导致稍微弱的限制。我们的结论是，现有的模型B的限制是强大的假设$β_{\rm pl}\approx100$，是不敏感的细胞为基础的方法或GRF使用。然而，天体物理学的…
2022-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Status and Perspectives on Axion Searches
本文概述了轴子及类轴子粒子实验探测的现状、进展、在研项目与未来方向，涉及空腔晕镜等多种探测方式，对相关物理研究有参考价值。
2024-12-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Astrophysical limits on very light axion-like particles from Chandra grating spectroscopy of NGC 1275
轴子/类轴子粒子（ALP）是标准模型的一个很好的扩展，在弦论中是通用的。星系团中团内介质（ICM）的X射线透明度是光ALP（质量为$<10^{-11}\,{\rm eV}$）的有力探测器;当来自嵌入源或背景源的X射线光子通过磁化ICM传播时，它们可能经历能量依赖的量子力学转换为ALP（反之亦然），在X射线光谱上留下扭曲的印记。我们目前的钱德拉数据的活动星系核NGC 1275在英仙座星系团的中心。采用490 ks高能透射光栅（HETG）曝光，我们获得了高质量的1- 9 keV光谱无光子堆积和ICM污染。除了铁谱带的特征，光谱是由一个幂律连续描述，在$<3\%$水平的任何光谱失真。我们计算光子的生存概率作为ALP质量$m_a$和ALP光子耦合常数$g_{aγ}$的ICM磁场模型系综的函数，然后使用NGC 1275光谱约束的$(m_a, g_{aγ})$ -平面。相对于磁场实现，99.7%可信区域将ALP-光子耦合限制为质量为$m_a<1\times 10^{-12}\,{\rm eV}$的$g_{aγ}<6-8\times 10^{-13}\, {\rm GeV}^{-1}$（取决于磁场模型）。这是迄今为止对这些光ALP的$g_{aγ}$最严格的限制，并且已经达到了下一代日光镜和光照射穿透墙壁实验的灵敏度限制。我们强调了这些研究与下一代X射线天文台雅典娜和山猫的潜力，但注意到这些未来的…
2020-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Circular polarization effects induced by photon-axion mixing in astrophysical environments
School of Physical Science and Technology, Kunming University（昆明大学物理科学与技术学院）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）
研究光子-轴子混合在天体磁场中诱导的圆极化信号，推导圆极化度表达式，并在四种天体环境中比较，以耀变体S4 0954+65为例约束轴子参数。
2026-07-23 astro-ph.HE
Probing the axion-photon coupling: phenomenological and experimental perspectives. A snowmass white paper
我们提出了一个简短的概述正在进行的搜索轴子粒子通过其耦合到光子。经典的QCD轴子和最近提出的类轴子粒子被认为是。轴子-光子耦合的天体物理学界限来自对氦燃烧过程中恒星能量损失的考虑，无论是低质量还是高质量恒星。太阳观测仪在实验室强磁场中寻找太阳轴子向x射线光子的反向转换。最后，Haloscopes的目标是探测我们星系晕中的暗物质轴子。这两种类型的搜索都期待在未来取得重大进展，这将使他们能够探测恒星冷却边界以下的参数空间的大的，动机良好的部分。
2013-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Relevance of axion-like particles for very-high-energy astrophysics
标准模型的许多扩展预言了ALP的存在，ALP是一种具有双光子耦合的非常轻的自旋零玻色子。光子-ALP振荡发生在外部磁场的存在下，并且ALP可以导致对天体物理源的测量光子谱的可观察的影响。当用切伦科夫望远镜H.E.S.S.观测耀变体时，MAGIC、CANGAROO III和VERITAS。星系在宇宙演化过程中产生的河外背景光（EBL）引起了VHE波段的光源变暗。在大尺度磁场中，光子-ALP振荡可以显著减弱这种变暗，由此产生的耀变体光谱变得比预期的更硬。我们发现，对于轻于5 x 10^{-10} eV的ALP，光子的存活概率大于传统物理学在几百GeV以上预测的。这是一个明确的预测，可以用计划中的切伦科夫望远镜阵列和HAWC进行测试。此外，我们提供了一个新的解释的VHE耀变体检测到目前为止，根据该观测光谱指数的值的大的传播主要是由于在源距离的广泛传播，而不是其内部的物理性质的大的变化。
2013-05-22 astro-ph.HE hep-ph
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
Towards discrimination between galactic and intergalactic axion-photon mixing
有越来越多的证据表明，宇宙对高能伽马射线具有反常的透明度。流行的解释包括光子转换成假想的类轴子粒子（ALP），并返回天体物理磁场。这种转换有两种不同的情况：要么发生在伽马射线源（宿主星系）和银河系中，要么光子-ALP振荡发生在源和观测者之间的星系际磁场中。在这里，我们指出，鉴于最近的天体物理约束的ALP和星系际磁场，这两种机制意味着非常不同的ALP质量和耦合。因此，异常的确认和其中一种情况的识别将意味着ALP参数转向特定的狭窄区域。我们讨论的方法来区分这两种机制，并提出了一些初步的迹象，有利于银河系的情况。
2016-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Searches for Axionlike Particles Using Gamma-Ray Observations
类轴子粒子（ALP）是粒子物理学标准模型之外的一种常见理论预测，可以解释整个冷暗物质。这些粒子可以通过与外部电磁场中的光子混合来检测。在这里，我们提供了一个简短的审查ALP搜索，利用天体物理$γ$射线观测。我们总结了目前的界限以及未来的敏感性，并讨论了可能性，ALPs改变宇宙的$γ$射线不透明度。
2016-11-23 astro-ph.HE hep-ph
Selective enhancement of the QCD axion couplings
我们提出了一种机制，其中的QCD轴子耦合到核子，光子，或电子，可以选择性地增强，而不增加轴子质量。我们特别关注的轴子-核子耦合，这通常被认为是在很大程度上模型独立的，我们展示了如何亲核轴子模型可以构建。我们讨论了天体物理学，宇宙学和实验室研究的亲核轴子的影响。我们提出了一个模型，增强轴子耦合到核子和光子，可以提供一个很好的适合最近观察到的异常发射的硬X射线从附近的一组中子星，我们认为，这样的情况下，可以彻底测试在即将到来的轴子搜索实验。
2021-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Aspects of Axions and ALPs Phenomenology
本文概述轴子与类轴子粒子（ALPs）现象学的最新进展，重点讨论轴子参数空间中值得实验搜寻的有动机区域的定义，为相关实验探索提供方向参考。
2022-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
X-Ray Polarization Signals from Magnetars with Axion-Like-Particles
磁星核心产生的类轴子粒子（ALP）可以在磁层中转化为光子，从而在X射线谱中产生新的特征。由于ALPs只与光子的平行模式混合，软、硬X射线谱的偏振除了大多数天体物理模型给出的主要X模式分量外，还被预测具有O模式分量。O模式分量的相对强度取决于核心中产生的ALP的强度和转换的概率。我们通过考虑天体物理过程和ALP光子转换产生的X射线发射来量化我们的结果，以不相关的方式，并以不同的相对比例，我们通过角度$χ_0$参数化。然后，我们定义了一个标准化的天体物理减去斯托克斯参数$R$，它只获得非零值的ALP光子转换的存在。我们发现，值得注意的是，参数$R$分解成一个产品的ALP到光子的转换概率和$\cos(2χ_0)$和显示$R$，以及通常的斯托克斯参数$Q$，作为光子能量和ALP和光子强度的相对分数的函数。对于CAST实验目前允许的基准点，O模式预测可以在未来的X射线偏振仪中进行测试，并用于约束ALP或为它们找到证据。
2019-02-14 astro-ph.HE hep-ph
On the origin and the detection of characteristic axion wiggles in photon spectra
光子在外部磁场中传播时，会振荡成轴子或类轴子粒子（axion-like particle，ALP）。这种振荡将导致来自天体物理源的高能光子能谱的特征，可用于探测ALP的存在。在这项工作中，我们重新审视这些振荡的签名，并强调适当处理湍流磁场的重要性。我们实施到ELMAG的轴子，从而补充通常的描述光子轴子振荡与高能光子传播和相互作用的蒙特卡罗治疗。我们还提出了另一种方法检测轴子通过离散功率谱作为可观察的光子谱中的摆动的能量依赖性。
2022-01-13 astro-ph.HE hep-ph
Axion-like Particle Effects on Photon Polarization in High-Energy Astrophysics
本综述介绍了类轴子粒子（ALPs）对光子偏振的理论与唯象影响，推导了光子存活概率与偏振参数，并探讨了当前及未来偏振测量任务对星系团、耀变体等天体源中ALP效应的探测前景。
2024-07-31 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Implications of detecting the Axion-Like Particles in Astro-Particle Physics
轴子和类轴子粒子一般是粒子物理学中标准模型扩展的结果。在粒子物理学中，轴子被认为是假想的赝标量粒子，用来解决量子色动力学中的强电荷宇称问题。这些粒子也被认为是宇宙中冷暗物质的一个有吸引力的候选者。目前对轴子的存在和性质的理解还不是很清楚，这些假设的粒子仍然难以捉摸。然而，许多理论和实验研究正在通过检测轴子样粒子来理解和限制轴子的性质。术语类轴子粒子用于包括超出标准模型的不同类型的轴子。本文综述了轴子和类轴子粒子的不同物理性质及其在实验室和宇宙中的可能来源。我们讨论了文献中提出的探测轴子类粒子的不同实验装置。在当前和未来的动机框架下，讨论了探测类轴子粒子在粒子物理、天体物理和宇宙学领域的意义。
2019-05-13 astro-ph.HE hep-ph
Photon-axion mixing and ultra-high-energy cosmic rays from BL Lac type objects -- Shining light through the Universe
光子可以转化为轴子状粒子，并回到各种天体的磁场中，包括活动星系、星系团、星系际空间和银河系。这是一个潜在的解释候选中性超高能（E>10^18 eV）粒子从遥远的BL Lac型对象已被观察到的高分辨率蝇眼实验。同样质量和耦合的轴子也可以解释从遥远的耀变体中探测到的TeV光子。
2020-04-17 astro-ph.HE hep-ph
Axion Instability Supernovae
如果新粒子足够重且耦合强度足够强，那么与标准模型耦合的新粒子可以在恒星核心中达到平衡。在这项工作中，我们调查的天体物理后果，这样的情况下，大质量恒星的状态方程纳入最先进的恒星结构代码的新贡献。我们专注于“宇宙学三角形”，一个区域的参数空间与$300{\rm\,keV} \lesssim m_a \lesssim 2$兆电子伏，$g_{aγγ}\sim 10^{-5}$ GeV $^{-1}$，目前没有排除其他考虑的轴子。我们发现，对于轴子质量$m_a \sim m_e $，核心中的轴子生产驱动一种新的恒星不稳定性，导致爆炸性核燃烧，要么驱动一系列质量脱落脉动，要么完全破坏恒星，导致一种新型的光学瞬态-\textit{Axion Instability Supernova}。我们预测，在这些理论中，上黑洞质量间隙将位于$37{\rm M}_\odot \le M\le 107{\rm M}_\odot$，从标准预测，这是一个大的位移，这是不利的LIGO/处女座/KAGRA GWTC-2引力波目录中的质量间隙的检测开始于$46_{-6}^{+17}{\rm M}_\odot$。此外，轴子不稳定性超新星比对不稳定性超新星更常见，使它们成为JWST的绝佳候选目标。在这项工作中提出的方法可以用来调查的天体物理后果的任何理论的新的物理，包含重玻色子粒子的任意自旋。我们提供工具来促进这些研究。
2022-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Axion Dark Matter: What is it and Why Now?
近年来，轴子已经成为宇宙中神秘的暗物质的主要候选粒子，我们在这里为普通科学观众回顾。我们首先描述了轴子在粒子物理学的标准模型中的历史根源和强核力的电荷宇称不变性问题。然后，我们讨论了轴子如何成为暗物质的候选者，以及它是如何在早期宇宙中产生的。轴子的对称性决定了它与普通物质相互作用的形式。天体物理学的考虑将粒子质量和相互作用强度限制在一个有限的范围内，这有利于探测轴子的实验计划。一个同伴评论讨论了令人兴奋的前景，轴子{确实}可以在实验室中检测到在短期内。
2022-10-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Stellar Recipes for Axion Hunters
天体物理学的许多观测线索表明，除了中微子发射之外，恒星还存在能量损失。这些过多的能量损失可以解释为存在一个新的亚千电子伏质量的赝标量Nambu-Goldstone玻色子与光子，电子和核子的微小耦合。一个有吸引力的可能性是确定这个粒子与轴子-假设的伪Nambu-Goldstone玻色子预测的Peccei-Quinn解决方案的强CP问题。我们探讨这种可能性的DFSZ型轴子和KSVZ型轴子/majoron，分别。这两种模型都允许一个很好的全球拟合的数据，更喜欢一个轴子质量约10兆电子伏。我们表明，未来的轴子实验-第五力实验ARIADNE和日光镜IAXO -可以攻击的首选质量范围从低端和高端，分别。在这个质量范围内的轴子也可以是暗物质的主要成分。
2017-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Axion effects in the stability of hybrid stars
我们研究了在大质量混合中子星的微观状态方程中包含轴子场的强电荷宇称（CP）破坏效应的影响。我们假设它们的核心包含非限定的夸克物质，并通过一个有效的t Hooft行列式相互作用包括轴子的影响。为了使我们的结果更具有一般性，我们用不同的方法描述了强子壳。我们发现，轴子的存在下稳定的大质量混合中子星对引力坍缩通过削弱解除限制相变，使其密度较低。这使得再生混合中子星符合现代天体物理学的限制。
2023-01-05 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Axion-like particles and e-ASTROGAM
e-ASTROGAM是一项空间飞行任务，对MeV范围内的光子具有前所未有的灵敏度，是在欧空局M5呼叫范围内提出的。在本说明中，我们描述了一些测量敏感的轴子粒子，其中性能在MeV/GeV范围是最重要的，和e-ASTROGAM可能是发现的关键。关键词：轴子阿尔卑斯暗物质候选者伽马射线天体物理学
2017-04-01 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
