Revisiting Supernova 1987A Limits on Axion-Like-Particles
使用最近的超新星模型，我重新审视超新星1987年的标量/赝标量类轴粒子（ALP）的约束。根据中微子探测结果，核反弹后ALP的光度必须为$\lesssim 5\times10^{52} \,\mathrm{erg}/s$，这个界限限制了ALP的耦合。与所有耦合都是$\sim 1/f_a$的QCD轴子模型相反，最近的研究表明，一个射子/介子与光子和核子的耦合强度可能大不相同。这一事实已经提出了建立每个耦合独立的限制的需要。考虑到总体积发射，更新了通过双核子耦合的核子-核子韧致辐射和通过双光子耦合的Primakoff过程的ALP发射的边界。我发现从Primakoff过程的双光子耦合的界限不同于以前的界限的数量级。通过体发射研究，$m_a\gtrsim10\,\mathrm{MeV}$的捕获机制也得到了缓解，这需要通过未来的实验来探索。
2018-08-30 hep-ph
Axion Constraints from White Dwarf Cooling in 47 Tucanae
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
通过分析47天琴座白矮星冷却，研究轴子发射对冷却速率的影响，得出新的轴子-电子耦合常数约束。
2026-09-09 astro-ph.GA astro-ph.SR hep-ph
Revisiting signatures of thermal axions in nonstandard cosmologies
本文利用连续平滑的胶子与光子耦合相互作用速率，重新研究非标准宇宙学中强子型热轴子的形成，改进低温再加热限制并首次约束早期物质主导情景。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting axion dark matter with nonlinear transitions
本文通过精确研究轴子谱，重新审视了非线性跃迁对轴子暗物质的影响，指出在较小衰变常数参数区域估算丰度需谨慎，并探讨了模量受激衰变产生轴子的情景及相关现象。
2025-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting the Axial Anomaly and Chiral Magnetic Effect in Dense Matter, with Applications to Axion Dark Matter
Pusan National University（釜山国立大学）；Extreme Physics Institute, Pusan National University（釜山国立大学极端物理研究所）
本文计算了稠密物质中的轴向反常，证明其形式与真空中相同，并重新审视了手征磁效应，发现介质支持由轴向化学势决定的持续反常电流，最后讨论了轴子暗物质作为有效轴向化学势的应用。
2026-11-10 hep-ph hep-th
An independent limit on the axion mass from the variable white dwarf star R548
具有富氢大气层的脉动白矮星，也被称为DAV星，可以用作天体物理实验室，以限制轴子等基本粒子的性质。将这些恒星的测量冷却速率与理论模型的预期值进行比较，使我们能够寻找由于弱相互作用粒子的发射而产生的额外冷却源。在本文中，我们提出了一个独立的推断的质量的轴子使用最近确定的进化冷却速率的R548，DAV类原型。我们采用了一个国家的最先进的代码，使我们能够执行一个详细的asteroseisological适合完全进化序列的基础上。恒星冷却是DAV类的周期随时间变化率（$\dotΠ$）的唯一原因。因此，包含在这些序列中的轴子发射显着影响演化的时间尺度，也预期的脉动特性的DAV星。这使我们能够将理论$\dotΠ$值与R548的周期随时间的相应经验变化率进行比较，以辨别轴子冷却的存在。我们发现，如果在R548的213.13秒的主导周期与被困在氢包层的脉动模式，我们的模型表明存在额外的冷却在这个脉动白矮星，符合质量$m_{\rm a} \cos^2 β\sim 17.1$ meV的轴子在2 $σ$的置信水平。该测定结果与从另一种经过充分研究的DAV G117 $-$ B15 A推断的值一致。我们现在有两个独立的和一致的估计从DAVs获得的轴子的质量，虽然其他脉动的白矮星的额外研究需要确认这个值的轴子质量。
2012-11-14 astro-ph.SR hep-ph
Neutron Star Cooling via Axion Emission by Nucleon-Nucleon Axion Bremsstrahlung
中子星通常通过发射伽马射线和中微子而冷却。但是，在中子星内部，也可以通过核子-核子轴子韧致辐射过程产生轴子。这些轴子的逃逸增加了中子星的冷却过程。我们探讨了中子星冷却的本质，包括轴子发射和比较我们的结果与情况下，中子星冷却的伽玛射线和中微子的排放。在我们的计算中，我们考虑了这种轴子能量损失率的简并和非简并极限以及由此产生的中子星的光度随时间的变化和表面温度随时间的变化。简而言之，我们研究了三种中子星质量（1.0，1.4，1.8太阳质量）的中子星的热演化，并考虑了不同质量的轴子（$m_{a}=10^{-5}\rm{eV}, 10^{-3}\rm{eV}, 10^{-2}\rm{eV}$）的轴子辐射的影响，并与不考虑轴子辐射的情况进行了比较。我们将理论冷却曲线与PSR B 056 +14、Geminga和PSR B 1055 -52的观测数据进行了比较，最后给出了轴子质量极限$m_{a}\leq10^{-3}$ eV的一个上界，即轴子衰变常数$f_{a}\geq0.6\times10^{10}\hspace{1mm}\rm{GeV}$。
2019-02-07 hep-ph
Stellar cooling anomalies and variant axion models
许多恒星系统的观测结果表明，与标准理论的预测相比，恒星系统对快速冷却的偏好是温和的，这导致了一种猜测，即恒星中存在一种额外的能量损失机制，这种机制起源于轴子的发射。我们通过对几个系统不确定性的保守评估重新审视了恒星冷却异常的全球分析，发现冷却暗示的意义变得较弱，但仍然表明在2.4 $\,σ$附近存在非零的轴-电子耦合。与修订后的分析结果，我们探讨的可能性，这种过度的能量损失解释的框架内的变体轴子模型，这需要两个希格斯二重态和风味依赖的Peccei-Quinn电荷分配。这些模型解决了传统KSVZ/DFSZ模型中面临的两个基本问题，预测了一个相当大的轴子耦合到电子所需的解释冷却异常，并在同一时间提供了一个解决方案的宇宙学畴壁问题。我们还发现，一个特定的结构的轴子耦合到电子和核子略有放松的约束，从超新星1987 A和扩大可行的参数区域相比，DFSZ模型。结果表明，良好的全球拟合的观测数据得到的轴子质量范围的$0.45\,\mathrm{meV} \lesssim m_a \lesssim 30\,\mathrm{meV}$，预测的参数区域可以在即将到来的日光镜搜索进行探测。
2020-03-11 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
White dwarfs as physics laboratories: the case of axions
白矮星几乎是完全简并的天体，无法从热核源获得能量，因此它们的演化只是一个重力热冷却过程。最近在光度函数的准确度和精确度以及可变白矮星的脉动数据方面的改进表明，它们的冷却速度比传统理论预期的要快。在这篇文章中，我们表明，包括一个额外的冷却项，由于轴子能够与电子相互作用的耦合常数g_ae ~（2-7）× 10 ^{-13}允许更好地拟合的观察。
2012-04-16 astro-ph.SR hep-ph
Axions from cooling compact stars: pair-breaking processes
中子星一旦在超新星爆炸中形成，在其生命的最初10^4-10^5年期间，通过中微子的释放迅速冷却。本文计算了在正常-超流相变的临界温度T_c以下，恒星重子组分的轴子发射率。轴子的产生是由一个电荷中性的弱过程驱动的，与库珀对断裂和复合有关。轴子冷却不能掩盖中微子冷却的要求使轴子衰变常数f_a的下限大于6 10^9 T_{c9} ^{-1} GeV，其中T_{c9} = T_c/10^9 K。这转化为轴子质量的上限m_a < 10^{-3} T_{c9} eV。
2012-11-26 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Revisiting Isocurvature Bounds on the Minimal QCD Axion
Stanford University（斯坦福大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
该研究重新审视最小QCD轴子的等曲率界限，发现高$ f_a $和高$ H_I $在紫外物理允许范围内，不被等曲率限制排除。
2025-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting the stochastic QCD axion window: departure from equilibrium during inflation
本文重新审视QCD轴子作为暗物质的随机窗口，发现轴子在暴胀期间偏离平衡分布，从而修正了可行的参数范围。
2024-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Upper Limit on the QCD Axion Mass from Isolated Neutron Star Cooling
量子色动力学（QCD）轴子可以改变中子星（NS）的冷却速率。在NS核中，轴子是由核子的韧致辐射和核子处于超流态时的库珀对破缺和形成过程产生的。我们发现，附近的四个孤立的宏伟的七个NS以及PSR J0659是轴子冷却研究的主要候选者，因为它们是同时代的，从运动学的考虑已知的几十万年的年龄，他们有良好的测量表面光度。我们比较这些数据专用NS冷却模拟纳入轴子，剖析有关的状态方程，NS群众，表面成分和超流性的不确定性。我们的轴子和中微子发射率的计算包括高密度的抑制因素，也影响SN 1987A和以前的NS冷却轴子的限制。我们没有发现孤立的NS数据中的轴子的证据，并在KSVZ QCD轴子模型的上下文中，我们约束$m_a \lesssim 16$毫电子伏在95%的置信度。对NS冷却和核子超流性的进一步理解可以进一步改善这些限制，或者导致在较弱耦合下发现轴子。
2021-11-18 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the sphaleron and axion production rates in QCD at high temperatures
The Institute of Mathematical Sciences（马哈拉施特拉数学科学研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究通过格点计算新结果，分析软SU(N)胶子热有效场论中sphaleron率及非热SU(N)等离子体中胶子生产率，探讨早期再加热阶段超软胶子热化时间及相对论axion热产生率偏离扰动估计。
2026-08-04 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Constraining Light QCD Axions with Isolated Neutron Star Cooling
本文研究了轻QCD轴子对中子星物质基态和热覆盖层结构的影响，通过将异常冷却模型预测与孤立中子星数据对比，约束了轴子参数空间，且不要求其作为暗物质候选者。
2024-12-19 astro-ph.HE hep-ph
Limit on the Axion Decay Constant from the Cooling Neutron Star in Cassiopeia A
位于超新星遗迹仙后座A（Cas A）中心的中子星（NS）观测到的快速冷却可以用最小NS冷却方案来解释。如果存在一个额外的冷源，如轴子发射，这一结果可能会改变。在这项工作中，我们研究了在轴子发射存在下的Cas A NS冷却，考虑到在整个寿命的Cas A NS的温度演化。我们得到的轴子衰变常数，$f_a\gtrsim (5-7)\times 10^8$ GeV的下限，如果恒星有一个薄碳层的信封。这与SN1987A等其他天体物理观测所施加的现有限制一样强大。
2018-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Impact of axions on the Cassiopea A neutron star cooling
观测到的超新星遗迹仙后座A（CasA）的表面温度异常稳定下降，这是大约十年前报道的，引起了很多争论。几个奇异的冷却方案已经提出了使用非标准的假设，这中子星（NS）的物理和演化。目前，已经对观测数据进行了重大的修正，这使得在最小中微子冷却的框架下数值模拟Cas A NS冷却过程成为可能。如果有一个额外的冷却源，如轴子发射，Cas A NS表面温度下降的陡度将随着轴子-核子相互作用强度的增加而增加。这使得有可能限制轴子衰减常数$f_a$的最小值使用的条件，NS表面温度应在99%的置信区间内从观测数据获得。两种类型的轴子模型被认为是：Kim-Shifman-Weinstein-Zakharov - KSVZ模型和Dean-Fischler-Srednitsky-Zhitnitsky -DFSZ模型。上述判据给出了KSVZ和DFSZ轴子衰变常数的下限，分别为$f_a>3\times 10^7$ GeV和$f_a>4.5\times 10^8$ GeV。
2021-08-07 astro-ph.HE hep-ph
Natural explanation for 21cm absorption signals via axion-induced cooling
EDGES合作组织报道了一个非常强的21厘米吸收特征，对应于第一颗恒星形成的时代，这可能间接地揭示了暗物质在这个时代的影响。我们证明，凭借调解冷却过程的能力，而在凝聚相，少量的轴子暗物质可以解释这些观测的范围内的标准模型的轴子和轴子样粒子。EDGES的最佳拟合结果有利于类轴子粒子的质量在（10，450）meV的范围内，这可以被压缩为QCD轴子（100，450）meV的微调的情况下。未来的实验和大规模调查，特别是国际轴子观测站（IAXO）和EUCLID，应该有能力直接测试这种情况。
2018-08-23 astro-ph.CO hep-ph
A detailed exploration of the EDGES 21 cm absorption anomaly and axion-induced cooling
EDGES合作对宇宙黎明时代周围21厘米处强烈吸收特征的观测，通过提出宇宙氢冷却过程中暗物质的新特征，为宇宙学界注入了活力。在最近的一封信中，我们认为，凭借在凝聚相时调解冷却过程的能力，少量的轴子暗物质可以在轴子和轴子类粒子的标准模型的背景下解释这些观察结果。这些轴子和类轴子粒子（ALP）可以通过引力自相互作用而热化，最终形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），于是大规模的长程关联可以产生实验上可观察到的信号。在这种情况下，EDGES的最佳拟合结果有利于在（6，400）meV范围内的轴子状粒子的质量。未来的实验和星系调查，特别是国际轴子天文台（IAXO）和EUCLID，应该有能力直接测试这种情况。在本文中，我们将详细探讨这一机制，并给出某些关键点的更彻底的计算细节。
2021-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Flavor-Violating Higgs Decays and Stellar Cooling Anomalies in Axion Models
我们研究一类DFSZ类模型的QCD轴子，可以解决观察到的异常恒星冷却。通过抑制与核子的耦合，避免了来自SN 1987 A和中子星的严格约束，而轴子与电子和光子的耦合是相当大的。所有的轴子耦合都依赖于一些参数，这些参数也控制着扩展的希格斯扇区，特别是像标准模型中的希格斯玻色子$h$那样的轻子变味耦合。这使我们能够将轴子和希格斯现象联系起来，我们发现${\rm BR}(h \to τe)$可以大到目前实验界的0.22%，而${\rm BR} (h \to μμ)$可以比标准模型大70%。参数空间的大部分将由下一代轴子太阳观测仪（如IAO实验）进行测试。
2021-07-20 hep-ex hep-ph
Impacts of axion cooling on the direct detection of supernova axions
针对超新星轴子探测事件数仅经后处理框架估算的不足，本研究开展耦合轴子发射的9.6倍太阳质量恒星超新星模拟，发现轴子冷却的非线性反馈会降低轴子探测事件数，为轴子可探测性预测提供了关键依据。
2025-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the SN1987A gamma-ray limit on ultralight axion-like particles
我们从超新星SN 1987 A的超轻类轴子粒子（ALP）的耦合光子的约束进行了修订。在核心坍缩的超新星中，ALP将通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为伽马射线。在SMM卫星的GRS仪器中缺乏伽马射线信号，与SN 1987 A发射的中微子的观测一致，因此提供了它们与光子耦合的强约束。由于与电流约束相关的大的不确定性，我们修改了这一论点，基于最先进的物理输入的超新星模型和牛奶路磁场。此外，我们提供了重大的修订，如一致的治疗核子简并效应和减少的核质量在热和稠密的核介质的超新星。通过这些改进，我们得到了一个新的光子-ALP耦合上限：当m_a < 4.4 x 10 ^{-10} eV时，g_{aγ} < 5.3 x 10^{-12} GeV^{-1}，并且我们还给出了它在较大ALP质量下的依赖关系。此外，我们还讨论了在不久的将来，如果一颗足够近的超新星爆炸，费米-LAT卫星实验可以在多大程度上改善这个界限。
2015-01-12 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting primordial black hole dark matter from axion inflation
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
研究通过U(1)规范场与膨胀子的伪标量耦合产生原初黑洞，并改进现有文献，考虑均匀反作用和数值计算的规范模式函数，发现原初黑洞可解释小行星质量范围的暗物质，同时生成可被LISA测量的随机引力波背景。
2026-09-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions and the pulsation periods of variable white dwarfs revisited
轴子是引入Peccei-Quinn对称性来解决强CP问题的自然结果。到目前为止，所有探测这种难以捉摸的粒子的努力都失败了。然而，最近的研究表明，如果在演化计算中包括质量为几meV的轴子，则白矮星的光度函数是最好的拟合。我们的目的是要表明，可变的白矮星可以提供额外的和独立的证据关于轴子的存在。白矮星的演化是一个缓慢的冷却过程，转化为一些可变的白矮星（所谓的DAV和DBV类型）的脉动周期的长期增加。由于轴子可以自由地从这样的恒星中逃逸，它们的存在会增加冷却速率，因此，与标准的周期相比，周期的变化率也会增加。G117-B15 A的脉动周期变化率的当前值与白矮星的光度函数所建议的质量的轴子的存在是相容的，与以前的估计相反。此外，它表明，如果这样的轴子确实存在，DBV星的脉动周期的漂移将显着扰动。
2010-02-10 astro-ph.SR hep-ph
Revisiting Turner Window Axions: The Untapped Potential of NaI Dark Matter Detectors
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Institute for Nuclear Theory, University of Washington（华盛顿大学核理论研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Queen’s University（女王大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理珀蒂默研究所）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文重新审视Turner窗口轴子，发现NaI探测器可通过共振吸收检测具有强核耦合的轴子，揭示了新的约束机会。
2026-04-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Axions at the International Axion Observatory
具有meV质量的QCD轴子可以在一些恒星冷却异常的背后，形成宇宙中全部或部分的冷暗物质。我们讨论了一个建议的实验，以发现太阳流量的meV质量轴子：国际Axion天文台：IAO。
2016-01-04 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Cooling binary neutron star remnants via nucleon-nucleon-axion bremsstrahlung
QCD轴子是由粒子物理的强CP问题激发的一种假想粒子。可以推断它存在的主要方法之一是通过它作为恒星中额外的冷却通道的功能，其中一些最强的限制来自超新星SN 1987 A的观测。对双中子星合并（如GW 170817，AT 2017 gfo和GRB 170817 A）的多信使观测可能提供另一种可以获得这种约束的情况。特别是，轴子可能会改变生命周期、物质喷射和合并后残余物发出的引力波信号。在这篇文章中，我们进行了数值相对论模拟的二元中子星合并，包括核子-核子-轴子韧致辐射的唯象描述量化的影响，这样的冷却通道的动力学演化。虽然我们的模拟显示了合并残余物的温度分布的差异，但通过核子-核子-轴子韧致辐射对发射的引力波信号和喷出物质量的影响太小，无法通过当前或未来计划的探测器改善对轴子质量的限制。虽然我们考虑了有限数量的情况下，和一个简化的冷却模型，这些广泛代表了“最好的情况”的情况下，因此，更彻底的调查是不可能改变的结论，至少对于这个特定的相互作用通道。
2019-09-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
QCD Axion Domain Walls from Super-Cooling First Order Phase Transition
本文探究了NANOGrav信号可能源自的过冷一阶相变如何改变QCD轴子演化，发现其可诱导轴子经历短暂的迷你动力学错配并促使QCD轴子畴壁形成，为轴子存在与引力波信号解释提供新启示。
2025-06-24 astro-ph.CO hep-ph
Are strongly magnetized degenerate stars cooling by axion emission?
最近我们考虑了强磁场中的$B$过程作为一种新的轴子产生机制。在强磁化中子星的轴子光度小于中微子光度的条件下，得到了轴子电子耦合常数的束缚$g_{ae} \lsim 10^{-10}$。这个极限比Borisov和Grishina用同样的方法推导出的界限要弱得多。将类似的论点应用于磁性白矮星，我们得到了$g_{ae}\lsim 9 \cdot 10^{-13} (T/10^7)^{5/4} (B/10^{10})^{-2}$，其中$T$是白矮星的内部温度。在这里，我们注意到，所观察到的缺乏磁化白矮星与低温的银盘也可以解释为一个签名的轴子发射。此外，我们推测，轴子发射可以解释为什么假定的星系晕人口的白矮星是如此暗淡。
1997-09-22 astro-ph hep-ph
Ultralight axion or axion-like particle dark matter and 21-cm absorption signals in new physics
本文研究超轻轴子暗物质通过重子冷却和光子加热解释21厘米吸收信号，并发现加热效应消除了冷却产生的多余中微子种类数。
2025-10-16 hep-ph
Axion Production from Landau Quantization in the Strong Magnetic Field of Magnetars
我们利用精确的量子计算来探讨磁星强磁场存在下电子和质子的轴子发射。轴子是通过强磁场产生的朗道能级之间的跃迁发射的。由质子发射的轴子的光度比电子的大得多，并随着物质密度的增加而变强。轴子发射冷却被证明是远远大于中微子冷却的Urca过程。因此，地壳中的轴子发射可能对磁星的冷却有重要贡献。然而，在高密度核心中，它可能会导致磁星的加热。
2017-07-03 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Neutron star cooling with lepton-flavor-violating axions
本文研究了通过轻子味破坏耦合从中子星和超新星辐射类轴子粒子的过程，计算了轴子发射度并推导出该耦合强度的上限，发现超新星环境下的限制可与实验室限制相竞争。
2024-04-27 astro-ph.HE hep-ph
Core Composition Effects on the QCD Axion Mass Limit from Neutron Star Cooling
Universidad Rey Juan Carlos（雷伊胡安卡洛斯大学）；Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”（坎帕尼亚路易吉范维泰利大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）
研究不同状态方程下重子（超子和Δ共振态）对中子星核心成分的影响，发现QCD轴子质量极限变化温和，DFSZ模型下可能进入IAXO灵敏度窗口。
2026-10-23 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axions from neutron star in HESS J1731-347
为了限制轴子衰变常数$f_{a}$的允许范围，或者等价地，为了限制轴子质量$m_{a}$的允许范围，我们考虑了一个中子星的冷却，该中子星具有强质子超流性和正常（非超流）中子，其核心内没有强磁场，通过与HESS J1731-347中观察到的超新星遗迹进行类比。对于这种特定的情况下，我们证明，热弛豫结束后，流体静力学结构的中子星可以很好地描述与援助的解决方案的爱因斯坦场方程，适用于一个球体的流体静力平衡，由托尔曼。假设nn韧致辐射中中微子对和轴子的产生是导致冷却的主要原因，计算了中子星的内部温度。为了对轴子衰变常数施加约束，使用了目前观察到的中子星表面温度不偏离中微子冷却方案的事实。对于KSVZ-轴子模型，我们得到了$f_{a}>1.9\times 10^{8}$ GeV，而对于DFSZ-轴子模型，我们得到了$f_{a}>4.7\times 10^{9}$ GeV.
2019-10-31 astro-ph.HE hep-ph
Axions and White Dwarfs
白矮星是几乎完全简并的天体，不能从热核源获得能量，它们的演化只是一个重力热冷却过程。这些天体的简单性，理解它们所必需的物理输入被很好地识别出来的事实，尽管并不总是很好地理解，以及关于白矮星的令人印象深刻的观测背景，使它们成为研究得最好的银河系种群。这些特性允许将它们用作实验室来测试物理学的新思想。在这方面的贡献，我们讨论了该方法的鲁棒性及其应用的轴子的情况下。
2010-10-26 astro-ph.SR hep-ph
Is there a supernova bound on axions?
我们提出了一个关键的SN1987A超新星冷却轴子和其他轻粒子的评估。核心塌陷模拟在文献中用来证实边界省略的计算包层外部的原始中子星（PNS）。因此，在这些模拟中，中微子的唯一来源是，通过构造，冷却PNS。我们表明，如果经典的延迟中微子机制未能爆炸SN 1987 A，如果预塌缩的恒星旋转，那么吸积盘将形成，可以解释晚时间（$t\gtrsim5$秒）中微子事件。如果SN 1987 A是一个由中子引发的热核爆炸，那么这种吸积盘将是一种自然特征。轴子不会冷却圆盘，也不会影响它的中微子输出，只要圆盘对中微子来说是光学薄的，就像它自然的那样。这些考虑使人们对超新星冷却边界产生了怀疑。
2020-06-11 astro-ph.HE hep-ph
Axion Dark Matter and Cosmological Parameters
我们观察到，大爆炸核合成（BBN）后，但在重组前的光子冷却可以消除观测值和理论预测值之间的冲突的原始丰度的$^7$锂。这种冷却通常难以实现。然而，最近认识到暗物质轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）提供了一种可能的机制，因为冷得多的轴子可能与光子热接触。这一提议预测了宇宙微波各向异性谱测量到的高有效中微子数。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Axion mass limit from observations of the neutron star in Cassiopeia A
钱德拉直接观测仙后座A（Cas A NS）中孤立的中子星的表面温度，最近几个科学小组同时提出了它的冷却方案，对超流中子星核心的未知性质提出了严格的限制。还发现，Cas A NS的热能损失比中微子发射所能解释的强度大大约两倍。我们使用这些独特的数据和定义良好的冷却方案来估计KSVZ轴子与中子相互作用的强度。我们推测中子星超流核的轴子发射是导致能量损失增大的原因。如果轴子和中微子的损失是可比的，我们发现$c_{n}^{2}m_{a}^{2}\sim 5.7\times 10^{-6}\,\text{eV}^2$，其中$m_{a}$是轴子质量，$c_{n}$是中子的有效佩切-奎因电荷。（考虑到强子轴子模型的QCD不确定性，无量纲常数$c_{n}$的范围可以从$-0.05$到$ 0.14$。）
2014-08-14 hep-ph
Axion global fits with Peccei-Quinn symmetry breaking before inflation using GAMBIT
我们提出了宇宙学稳定的类轴子粒子和QCD轴子模型在0.1 neV到10 eV的质量范围内的全球拟合。我们专注于Peccei-Quinn对称性在膨胀结束前被打破的情况，这样轴子场的初始值可以被认为是均匀的，在整个可见宇宙中。我们包括详细的似然函数，从光照射通过墙壁的实验，haloscopes，helioscopes，轴子遗迹密度，水平分支恒星，超新星1987 A，白矮星冷却，和伽马射线观测。我们进行了频率论和贝叶斯分析，包括白矮星冷却。我们探讨了不同模型中存在的微调程度，并确定了QCD轴子模型可以解释宇宙中的暗物质和冷却提示的参数区域，将它们与特定的DFSZ和KSVZ型模型进行比较。我们找到最可信的参数区域，使我们能够设置（先验依赖）的轴子质量的上限和下限。我们的分析还表明，在这种情况下，QCD轴子最有可能构成宇宙中暗物质的一个不可忽略但次主导的组成部分。
2019-10-17 astro-ph.CO hep-ph
Probing axions with the neutrino signal from the next galactic supernova
我们研究了轴子发射在模拟大质量恒星爆炸的影响，作为补充标准中微子发射的能量损失的额外来源。这个通道的加入缩短了初生质子中子星的冷却时间，从而缩短了中微子信号的持续时间。我们将轴-物质耦合强度作为自由参数来研究它对质子中子星演化以及对中微子信号的影响。我们进一步分析了当前和下一代地下中微子探测器中增强冷却的可观测性，表明可以探测轴子质量$m_a \gtrsim 8 \times 10^{-3}$ eV的值。因此，对银河系超新星中微子的观测将为探测计划中的日光镜实验-国际轴子观测站（IAXO）-范围内的轴子质量提供宝贵的可能性。
2016-09-26 astro-ph.HE hep-ph
Resonant axion and dark photon production in magnetic white dwarfs
本研究以磁白矮星为例，发现磁场通过各向异性和回旋共振改变光子色散，从而在额外区域引发光子和轻玻色子的共振产生，需重新审视相关天体物理约束。
2025-09-08 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Astrophysical Axion Bounds
高温稠密等离子体的轴子辐射是恒星能量损失的一个新通道。观测结果包括太阳声速剖面的修改，太阳中微子通量的增加，球状星团恒星氦燃烧寿命的减少，加速白矮星冷却，以及超新星SN 1987 A中微子爆发持续时间的减少。我们审查和更新这些参数，并总结由此产生的轴子约束。
2006-11-28 hep-ph
Revisiting Very High Energy Gamma-Ray Absorption in Cosmic Propagation under the Combined Effects of Axion-Like Particles and Lorentz Invariance Violation
Yuxi Normal University（玉溪师范学院）；Yunnan Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天体结构与演化重点实验室）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）；Shaoguan University（韶关学院）
该研究提出结合轴子类粒子和洛伦兹不变性违反效应的模型，以解释GRB 221009A的高能伽马射线观测。
2026-03-01 astro-ph.HE hep-ph
New axion bounds derived from the 100-parsec Gaia DR3 white dwarf luminosity function
Instituto de Astrofísica de La Plata, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas（拉普拉塔天体物理研究所，阿根廷国家科学研究委员会）；Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学天文与地球物理学院）；Departament de Física, Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学物理系）；Department of Theoretical Physics, CERN（欧洲核子研究组织理论物理部）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系及意大利国家核物理研究所罗马一分部）；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学系）
利用Gaia DR3数据，研究发现轴子耦合强度上限为1.68×10^-13，推翻了先前对白矮星冷却通道的理论预测。
2026-11-03 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
White Dwarfs as Advanced Physics Laboratories. The Axion case
白矮星（WDLF）的光度函数的形状对特征冷却时间很敏感，因此，它可以用来检验是否存在其他物理理论所预测的额外能量源或能量汇。然而，由于白矮星的物理性质与银河系的性质、恒星形成历史（SFH）和IMF之间的简并性，几乎总是可以将任何异常解释为恒星形成率引入的人为因素。为了避免这个问题，至少有两种可能性，在具有不同故事的人群中分析WDLF，如圆盘和光晕，以及搜索与SFH不相关的效应。这些程序说明的情况下，轴子。
2020-02-19 astro-ph.SR hep-ph
The meV mass frontier of axion physics
我们探讨的想法，白矮星的冷却速度可以解释的轴子排放的后果。在这种情况下，汤川与电子的耦合必须是g_{ae} 10^-13，对应于几meV的轴子质量。轴子只提供宇宙冷暗物质的一小部分，而核心坍缩的超新星以轴子的形式释放出大部分能量。我们估计在宇宙中的弥漫超新星轴子背景（DSAB），由30兆电子伏范围的轴子与辐射密度相媲美的银河系外的背景光。DSAB很难被发现。然而，具有白矮星启发参数的轴子可以在下一代轴子日光镜中访问。
2013-08-22 hep-ph
Axions and the white dwarf luminosity function
白矮星的演化可以描述为一个简单的冷却过程。最近，已经有可能以前所未有的精度确定它们的光度函数，即每单位体积和光度间隔的恒星数量。由于这个函数的亮分支的形状只对平均冷却速率敏感，我们使用这个属性来检查轴子的可能存在，轴子是一种提出但尚未检测到的弱相互作用粒子。我们在这里表明，包含在白矮星的演化模型的轴子发射率显着提高理论计算和观测的白矮星光度函数之间的协议，从而提供了第一个积极的迹象表明，轴子可能存在。我们的结果表明，当m_a为轴子质量，cos ^2 β为自由参数时，m_a为cos ^2 β ~ 2-6 meV时得到最佳拟合，大于10 meV的值显然被排除在外。
2008-12-16 astro-ph hep-ph
Solution to Big-Bang Nucleosynthesis in Hybrid Axion Dark Matter Model
继最近的建议，轴子冷却的光子之间的核合成和重组时代在早期宇宙，我们研究了一个混合模型与轴子和遗物超对称粒子。在这个模型中，我们证明了7Li丰度可以与观测一致，而不会破坏氘丰度的重要一致性。
2012-02-25 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
X-ray Signatures of Axion Conversion in Magnetic White Dwarf Stars
白矮星（WD）可能会辐射出其恒星核心产生的keV能量的轴子。这已经被广泛研究，作为WD可能冷却的额外通道，一些分析甚至表明轴子可以帮助解释观察到的WD光度函数。我们表明，辐射的轴子可以转换成X射线的强磁场周围的WD，导致可观察到的X射线签名。我们使用WD RE J 0317 -853的朱雀观测来设置迄今为止对轴子-电子组合的最强约束。（$g_{aee}$）倍轴子光子（$g_{aγγ}$）耦合，我们表明，专门观测磁WD的望远镜，如钱德拉，XMM-牛顿，和NuSTAR可以增加灵敏度$|g_{aee} g_{aγγ}|$超过一个数量级，允许一个明确的测试类轴子粒子解释恒星冷却异常。
2021-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Impact of Hadronic Axions on Black Hole Accretion Discs and Neutron Stars
我们重新审视天体物理允许的KSVZ型轴子，具有强烈的抑制耦合到光子的可能性。然后，我们调查的影响，这样的“强子轴子”上的两类天体：黑洞吸积盘（BHAD）的伽马射线暴和孤立的中子星。虽然我们的结果是敏感的细节的基础模型，我们表明，强子轴子原则上可以发挥重要作用的伽马射线暴的演变和中子星的冷却行为。
2000-06-29 astro-ph hep-ph
Muons in supernovae: implications for the axion-muon coupling
本文通过生成迄今最大规模的含μ子超新星模拟，证明SN 1987A的冷却速率观测对类轴子粒子与μ子的耦合施加了强约束，将耦合限制在$g_{aμ} < 10^{-7.5}~\ ext{GeV}^{-1}$。
2024-05-31 astro-ph.HE hep-ph
Semi-analytic bounds on axion-like-particle supernovae emission
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
本文通过半解析方法研究超新星中轴子类粒子的约束，考虑有限质量并推导耦合与质量平面的界限，验证方法的稳健性。
2026-04-30 astro-ph.HE 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
Axion Emission from Proton Cooper Pairs in Neutron Stars
本文重新推导了中子星中质子库珀对发射轴子的发射率，发现近期一项研究因对有效质量依赖不同而产生超一个数量级的偏差，并证明该偏差不受状态方程选择影响，从而显著影响KSVZ轴子约束。
2025-02-26 hep-ph
