Modelling gamma-ray-axion-like particle oscillations in turbulent magnetic fields: relevance for observations with Cherenkov telescopes
类轴子粒子（ALP）是标准模型之外的某些理论的常见预测，并且在外部磁场的存在下与光子耦合。因此，光子-ALP转换可能导致河外伽马射线源的通量增强，否则由于与背景辐射场的相互作用而衰减。伽马射线穿过的磁场通常是湍流的，并且经常用简单的域状结构建模。鉴于光子和ALP之间的最大混合，我们表明，在这样的模型实现的领域存在的光子ALP振荡概率为零。这种行为不会发生在更复杂的磁场模型中。
2014-12-08 astro-ph.HE hep-ph
Axion and dark photon limits from Crab Nebula high energy gamma-rays
对蟹状星云宇宙亚PeV伽马射线的观测开启了在数百TeV尺度上测试宇宙射线光子透明度的可能性。假设没有偏离源伽马射线发射由于加速电子逆康普顿散射，更高的事件能量可以扩展新物理的影响的约束;我们考虑伽马射线和轴子/暗光子之间的振荡，加上暗光子暗物质的情况下伽马射线吸收的衰减效应。结合最近的AS $γ$和HAWC亚PeV数据与早期的MAGIC和HEGRA数据，类轴子粒子在$10^{-7}-10^{-6}$ eV质量范围内最受约束，其中耦合$g_{aγ}$被约束为低于${1.8}\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$。相比之下，伽马射线通量衰减由于振荡与暗光子导致一个非常弱的约束的混合参数; $ε\lesssim$ 0.2之间的$10^{-7}$和$10^{-6}$ eV的暗光子质量。来自暗光子暗物质的直接散射将质量在$6$和$400$ eV之间的$ε\lesssim$限制为$ε\lesssim$ 0.01。
2021-02-20 astro-ph.HE hep-ph
Photon directional profile from stimulated decay of axion clouds with arbitrary axion spatial distributions
我们模拟集群的轴子与球对称的动量，但任意的空间分布和研究的照片在其演变过程中产生的定向配置文件通过自发和受激衰变的轴子通过过程$a \rightarrow γ+ γ$。提出了几个具体的例子。
2020-04-28 astro-ph.HE hep-ph
Axion Gamma-Ray Signatures from Quark Matter in Neutron Stars and Gravitational Wave Comparisons
该模型从QCD夸克物质相的中子星中产生轴子，预测其衰变产生的伽马射线通量可被Fermi LAT探测，并给出轴子质量上限，同时结合引力波事件进行约束。
2025-08-07 astro-ph.HE hep-ph
Irregularity in gamma ray source spectra as a signature of axionlike particles
在标准模型的某些扩展中，预期在外部磁场中从高能光子到轻赝标粒子的振荡会发生。通常认为，这些类轴子粒子（ALP）可能会导致伽马射线源的能谱下降，并可能降低宇宙对TeV伽马射线的不透明度。我们在这里表明，这些假设实际上是基于一个平均的行为，不可能发生在单一来源的实际观察。我们提出了一种新的方法来搜索光子ALP振荡，利用这一事实，一个单一的观察将偏离平均期望。我们的方法是基于对伽玛射线源的能谱中的不规则性的搜索。我们预测的功能是不太可能产生已知的天体物理过程和一个新的签名的ALP是很容易证伪。
2012-09-12 astro-ph.HE hep-ph
Probing protoneutron stars with gamma-ray axionscopes
本文提出利用伽马射线望远镜观测超新星爆发中轴子转化的伽马射线谱，以探测原中子星内部温度及π介子丰度。
2024-11-07 astro-ph.HE hep-ph
Improved limit on axion-like particles from gamma-ray data on Perseus cluster
在背景磁场存在下，类轴子粒子（ALP）与光子的耦合会影响伽马射线在磁化环境中的传播。这导致在星系团内或后面的源的伽马射线光谱的修改。我们在英仙座星系团中的射电星系NGC 1275的Fermi/LAT和MAGIC望远镜光谱中寻找ALP诱导效应。我们报告了一个数量级的改进上限的ALP-光子耦合常数，在0.1-10 neV的质量范围内从非检测的ALP印记的γ射线光谱。改进的上限延伸到ALP粒子可以形成暗物质的耦合范围。我们估计的灵敏度提高ALP搜索可实现的测量扩展到较低和较高的能量与e-ASTROGAM和CTA，并表明，γ射线探头的ALP与质量在$10^{-11}-10^{-7}$ eV范围将有订单的数量级更好的灵敏度相比，地面实验IAO。
2018-05-11 astro-ph.HE hep-ph
Impact of oscillations of photons into axion-like particles on the very-high energy gamma-ray spectrum of the blazar PKS1424+240
甚高能量（VHE）伽马射线与背景辐射场的低能光子进行对产生。这导致河外源的初级伽马射线通量在与河外背景光（EBL）的相互作用中衰减，该背景光从紫外波长延伸到远红外波长。在存在磁场的情况下，伽马射线可以振荡成假想的类轴子粒子（ALP）。这可能会导致宇宙对VHE伽马射线的不透明度降低，因为ALP绕过了对的产生。在这里，证明了光子-ALP转换对PKS 1424 +240光谱的影响。这个耀变体的红移下限最近被确定为$z \geqslant 0.6035$，使其成为在VHE能量下观测到的最远的源。在特定的磁场场景和EBL模型的假设下，推导出光子-ALP耦合，导致整体凹的内禀blazar光谱。
2013-10-08 astro-ph.HE hep-ph
Search for decaying eV-mass axion-like particles using gamma-ray signal from blazars
质量在eV范围内的衰变类轴子粒子（ALP）可能占据银河系和其他星系的暗物质晕，在河外背景光（EBL）光谱中产生特征性的“凸点”特征。这一特征在遥远的河外源的伽马射线光谱上留下了印记。我们推导出的ALP耦合到光子的光谱分析的基础上，非常高的能量伽玛射线大声耀变体的约束。我们结合费米/LAT和切伦科夫望远镜的伽马射线光谱测量，并拟合一个模型，在该模型中，通过对ALP衰变产生的光子的产生来修改固有源光谱。我们通过这种效应来限制伽马射线通量抑制的幅度。我们发现，结合费米/LAT和VERITAS数据集的源1 ES 1218+304目前提供了最严格的约束ALP-双光子耦合，这是互补的约束所施加的非观测的额外的能量损失的水平分支星，高分辨率光谱观测的星系团的光学望远镜和搜索ALP信号的欧洲核子研究中心太阳轴子望远镜。我们的分析有利于在EBL谱中存在一个凸起，这可能是由质量范围为2-3 eV的ALP和$\sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子光子耦合产生的。我们讨论了验证这一提示的可能性与更深的切伦科夫望远镜观测大量的耀变体与当前一代仪器和切伦科夫望远镜阵列。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Uncovering axion-like particles in supernova gamma-ray spectra
未来银河系超新星爆发可通过超轻类轴子粒子在磁场中转化为高能光子产生伽马射线信号，Fermi望远镜可探测该信号并在约2倍因子内重建ALP-光子耦合常数。
2024-02-12 astro-ph.HE 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
Primordial Black Holes as a Factory of Axions: Extragalactic Photons from Axions
Yonsei University（延世大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Chungnam National University（忠南国立大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
本文研究原初黑洞通过产生轴子光子谱，提出方法推导光子谱和通量，展望e-ASTROGAM探测器的检测能力。
2025-04-05 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
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Signatures of photon and axion-like particle mixing in the gamma-ray burst jet
光子与类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）耦合，或者更一般地，在外部电磁场存在的情况下，与任何伪南武-戈德斯通玻色子耦合。在伽马射线暴（GRB）喷流的强磁场中，光子和ALP在瞬发阶段的混合可以在伽玛射线偏振和光谱上留下可观察到的印记。星系际介质中的混合预计不会改变ALP质量> 10^（-14）eV和/或< nG磁场的这些特征。我们发现，由于转换到ALP的光子耗尽改变了线性度的偏振度的值预测的同步辐射模型的伽马射线发射。我们还表明，当磁场在传播区域的方向是垂直于生产区域的领域的方向，观察到的同步辐射光谱变得比理论预测和检测到在一个相当大的部分伽玛射线暴样品陡峭。利用伽玛射线偏振仪探测这些陡谱伽玛暴的相关偏振和光谱特征是发现ALP的一个非常有力的探测手段。测量伽玛射线暴的伽玛射线偏振，一般来说，具有较高的统计，也可以用于寻找ALP。
2011-02-07 astro-ph.HE hep-ph
Supernova axions convert to gamma-rays in magnetic fields of progenitor stars
本文利用SN1987A及前身星磁场约束更高质量轴子（至10^-3 eV），并提议GALAXIS卫星星座探测未来超新星及中子星并合产生的轴子伽马射线信号。
2025-09-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Reconciling hints on axion-like-particles from high-energy gamma rays with stellar bounds
最近有两个不同的研究小组声称，在银河系超新星和超新星遗迹的伽马射线中观察到的光谱调制可能是由于光子在大尺度银河系磁场中转化为超轻的类轴子粒子（ALP）。虽然我们显示所需的最佳拟合光子ALP耦合，$g_{aγ} \sim 2 \times 10^{-10}$ GeV ${}^{-1}$，是一致的约束，从观察到的光子ALP混合在真空中，这是在冲突与其他界限，特别是从CAST太阳轴子限制，从氦燃烧寿命在球状星团，并从非观测的伽马射线与SN 1987 A一致。为了调和这些不同的结果，我们提出，在物质的环境效应将抑制ALP生产在致密的天体物理等离子体，允许放松以前的界限，使它们兼容的光子ALP转换在低密度银河系介质。如果这种解释是正确的，那么所声称的ALP信号将在下一代实验室实验（如ALPS II）中实现。
2021-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Resonant photon-axion conversion driven by axion dark matter oscillations
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（理论物理研究所）
本文提出由暗物质振荡驱动的共振光子-轴子混合机制，通过Floquet理论分析了其在天体物理观测中的潜在应用。
2026-10-14 astro-ph.HE hep-ph
Conversion of Emitted Axionic Dark Matter to Photons for Non-Rotating Magnetized Neutron Stars
本文研究强磁场下非旋转磁化中子星中修正TOV方程对轴子、中微子及光子光度的影响，采用APR和FPS状态方程与NSCool代码计算PBF发射率，并分析轴子转化为光子的过程，发现强磁场显著改变轴子能谱和转化光子通量。
2024-02-20 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Axion Mass through Gamma-ray Observations of Pulsars
我们分析了9年的PASS 8 $\textit{Fermi}$-LAT数据在60 $-$ 500 MeV的范围和确定通量上限（UL）的17个伽马射线暗恒星作为探针的轴子产生的核子-核子韧致辐射的脉冲星核心。使用先前发表的轴子衰变γ射线光子通量模型的EQUARARS依赖于一个高的核心温度为20兆电子伏，我们提高了UL轴子质量（$m_a$）的测定，在95%的置信水平，9.6 $\times$ 10 $^{-3}$ eV，这是一个因素的8以前的结果的改善。我们表明，轴子发射率（单位体积的能量损失率）在现实的较低的脉冲星核心温度为4兆电子伏或更低的减少到这样的程度，轴子发射率和伽马射线信号变得可以忽略不计。我们考虑一个替代的排放模型的基础上，每质量的能量损失率，使$m_a$被约束与$Fermi$-LAT观测。这个模型产生了一个合理的UL $m_a$为10 $^{-6}$ eV的脉冲星核心温度$<$ 0.1兆电子伏，但知识的程度，在脉冲星$B$领域的轴子到光子转换将需要作出精确的UL轴子质量的测定。轴子通量的峰值很可能产生$\leq$ 1 MeV能量范围内的伽马射线，因此未来的中等能量伽马射线任务（如AMEGO和e-ASTROGAM）的观测对于进一步限制UL $m_a$至关重要。
2019-08-09 astro-ph.HE
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
Constraints on axion-like particle properties with very high energy gamma-ray observations of Galactic sources
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）在电磁场中可以振荡为光子，反之亦然。光子ALP振荡提供了一个有吸引力的解决方案，宇宙的TeV光子的明显透明度。ALP质量$m_{\rm a}\leq 10^{-7}$ eV的允许参数区域受到费米LAT和H.E.S.S对一些河外源的观测的严格限制。在这项工作中，我们第一次表明，在银河系平面上的一些TeV源的H.E.S.S观测排除了最高ALP质量区域（即，$m_{\rm a}\sim {\rm a ~few\times 10^{-7}}$ eV），它解释了宇宙的TeV透明度。即将到来的CTA观测银河TeV源被证明能够显着改善的约束。
2018-04-19 astro-ph.HE hep-ph
Investigating the light curve variation of magnetic white dwarfs induced by the axion-photon conversion
Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院相对论天体物理重点实验室）
研究轴子-光子在磁白矮星磁场中的振荡过程，通过数值计算分析其对热辐射强度和偏振的周期性调制，并利用PG1015+014的光变数据约束轴子参数。
2025-04-15 astro-ph.HE hep-ph
First Constraint on Axion-Photon Coupling $g_γ$ from Neutron Star Observations
该研究提出仅依赖轴子–光子耦合 $g_γ$ 的新探测方法，并利用 FAST 对 PSR B1919+21 的观测，首次给出超轻轴子耦合上限。
2025-06-09 astro-ph.HE hep-ph
X-ray emission spectrum for axion-photon conversion in magnetospheres of strongly magnetized neutron stars
该研究针对强磁化中子星磁层的轴子-光子转换问题，结合修正TOV方程、三种物态方程与NSCool代码计算轴子发射及转换光子通量，通过与RXJ 1856.5-3754的观测数据比对，给出了轴子质量的约束范围。
2024-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Axion Constraints from Quiescent Soft Gamma-ray Emission from Magnetars
从磁星核心发射的类轴子粒子（ALP）在磁星的磁层中可以转化为光子。由此产生的光子通量是敏感的产品$(i)$的ALP-核子耦合$G_{an}$控制的核心和$(ii)$的ALP-光子耦合$g_{aγγ}$控制的磁层中的转换截面。我们研究这样的排放在软伽马射线范围内（300千电子伏至1兆电子伏），ALP谱峰和天体物理背景共振康普顿上散射预计将被抑制。利用已发表的5颗磁星的静态软γ射线通量上限，对ALP-核子和ALP-光子耦合的乘积进行了限制，其中5颗磁星的软γ射线通量上限是用$CGRO$ COMPTEL和$INTEGRAL$ SPI/IBIS/ISGRI获得的。我们还提供了一个详细的研究，我们的结果对磁星核心温度的依赖。我们进一步展示了我们的结果为未来的$Fermi$ -GBM观测的预测。我们的研究结果激发了一项使用$Fermi$ -GBM研究磁星静态软伽马射线发射的计划。
2020-12-14 astro-ph.HE hep-ph
Lights, Camera, Axion: Tracing Axions from Supernovae in the Diffuse $γ$-ray Sky
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文研究通过轴子-光子转换产生弥散γ射线信号，提出计算框架并首次考虑不同磁场环境下的转换过程，利用观测数据约束轴子-光子耦合常数。
2026-04-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Comment on "Irregularity in gamma ray source spectra as a signature of axion-like particles"
D. Wouters和P.Brun在Phys.Rev.D86，043005（2012）中声称，在遥远的甚高能量耀变体的光谱中的可观察效应是由于在湍流的河外磁场存在下光子振荡成类轴子粒子（ALP）的结果。本评论的主要目的是证明这样的结果在物理上是不正确的。我们还表明，物理上正确的处理同一问题导致一个不太相关的结论，这使得WB指出的效果可能无法观察到与目前的能力。
2013-06-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Time-delayed gamma-ray signatures of heavy axions from core-collapse supernovae
本研究利用费米-LAT对四颗超新星的数据，搜寻质量在MeV-GeV的重轴子，未发现证据，但将通量灵敏度提高约五个数量级，排除了大片未探索参数空间。
2024-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Constraints on axion-like particles from gamma-ray astronomy with H.E.S.S
赝标量粒子，如轴子类粒子一般耦合到两个光子，从而产生在外部磁场中与光子振荡的可能性。如果与光子的耦合足够强，这些振荡可能会在天体物理源的电磁波谱中产生可测量的印记。一个可能的特征是在光谱的有限能量范围内存在不规则性。在这项研究中，异常的不规则性是在银河系外TeV的明亮的发射体PKS 2155-304的光谱中寻找的，由H.E.S.S.来限制光自旋为0的粒子与光子的耦合。
2013-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Review of Axion Lasing in Astrophysics
本文综述了天体物理环境中轴子受激衰变为光子并形成激射或微波激射的条件、可能出现的情境及其探测前景。
2023-11-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gamma-ray boxes from axion-mediated dark matter
我们计算了轴子介导的暗物质的伽马射线输出，并根据最近的数据导出了相应的约束条件。在这种情况下，候选的暗物质是狄拉克费米子，它会成对湮灭为轴子和/或标量。假设轴子（至少部分）衰变为光子，这些模型自然会产生一个盒形的伽马射线谱，它可能呈现两种截然不同的现象学行为：一个窄盒，类似于暗物质质量一半的线，或一个宽盒，跨越广泛的能量范围，直到暗物质质量。值得注意的是，我们发现，在这两种情况下，一个相当大的伽马射线通量预测的热遗迹没有微调的模型参数，也不调用助推因子。这一巨大的输出与最近对银河系中心区域的费米LAT观测结果一致，并且处于被排除的边缘。然后我们利用费米-LAT和H.E.S.S.数据，以获得强大的，模型无关的上限的暗物质湮灭截面的窄和宽箱的情况。H.E.S.S.限制，特别是，原来匹配的费米-LAT在数百GeV和扩展到多TeV的群众。未来的切伦科夫望远镜可能会探测整个多TeV范围内热暗物质遗迹中的伽马射线盒，这是一个难以直接探测的区域，对撞机搜索和其他间接探测策略。
2016-04-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Axion-like particles and high-energy gamma rays: interconversion revisited
该研究针对类轴子粒子（ALPs）搜寻问题，通过Monte Carlo模拟磁化环境中TeV高能伽马射线与ALPs的相互转化，完整纳入星系际电磁级联效应，为当前及未来的ALP探测研究提供改进的传播过程分析。
2023-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the production of heavy axion-like particles in the accretion disks of gamma-ray bursts
在标准模型之外的几个场景中已经引入了重的类轴子粒子，它们在某些天体物理系统中的产生应该是可能的。在这项工作中，我们重新研究的可能性，这些类型的粒子可以产生在伽马射线暴（GRB），在宇宙中最强大的事件的吸积盘。如果产生的轴子在正确的距离上衰变成光子或$e^+e-$对，就会产生火球。我们计算了伽玛暴中的结构瞬态吸积盘（密度、温度和厚度剖面），同时考虑了重轴子发射的影响以及其他相关的标准冷却过程。这使我们能够获得耦合常数g_{aN}的值，以使轴子不被捕获，我们也可以计算从整个磁盘发射的重轴子光度。我们发现，在所发现的范围内的耦合，然后供电的伽玛射线暴的基础上重轴子生产和衰变的机制成为一种替代的标准图片的基础上磁流体动力学过程和中微子-反中微子湮灭。否则，如果重的轴子在盘中产生，但它们的衰变发生在更远的地方，这个机制就失败了。尽管如此，衰变产物（伽马射线或电子和正电子）应该留下可观察到的特征，这些特征在不同的耦合常数值范围内是观察不到的，这取决于重轴子的质量
2017-11-28 astro-ph.HE
Adiabatic Axion-Photon Mixing Near Neutron Stars
本文研究了强磁场中子星表面附近的绝热轴子-光子相空间演化，首次量化了高耦合下的射电通量特性，发现先前对射电通量抑制的处理过于保守，且该抑制在针对中子星群体的射电观测中可被大幅规避。
2024-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Axions and Axionlike Particles from Fermi Large Area Telescope Observations of Neutron Stars
我们提出的限制的性质的轴子和类轴子粒子（ALP）的分析伽马射线数据从中子星使用费米大面积望远镜。除了轴子解决粒子物理的强CP问题外，轴子和ALP也是暗物质的可能候选者。本文研究了中子星中核子-核子韧致辐射产生的轴子和ALP。我们推导出一个唯象模型的γ射线谱所产生的后续轴子衰变。通过分析附近4颗中子星样本的5年伽马射线数据（60 MeV至200 MeV），我们没有发现轴子或ALP信号的证据，因此我们获得了7.9 $\times 10^{-2}$ eV的轴子质量的合并95\%置信水平上限，这对应于7.6 $\times 10^7$ GeV的Peccei-Quinn标度$f_a$的下限。我们的约束条件比以前的结果探测相同的物理过程更严格，并与探测轴子和ALP不同的机制的结果竞争。
2016-01-30 astro-ph.HE
Dimming of Photon Ring due to Photon-Axion Conversion around Kerr Black Holes
Shiv Nadar Institution of Eminence (Deemed to be University)（希夫纳达尔卓越机构（认可大学））；National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔克拉国家理工学院）；Universität Hamburg（汉堡大学）
研究探讨了强引力下Kerr黑洞附近光子-轴子转换的可观测特征，发现超大质量黑洞如M87*的转换效率更高，高频率（X射线和伽马射线）及高耦合常数、低电子密度和轴子质量会增加转换效率，光子谱亮度变暗程度主要由磁场、耦合常数和黑洞自旋决定。
2026-05-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Axion-Photon Conversion of LHAASO Multi-TeV and PeV Photons
大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）报告了大量多TeV尺度光子事件的探测，其中包括几个PeV尺度的伽马射线光子事件，能量高达1.4 PeV。其中一些事件可能起源于银河系外的可能性尚未排除。在这里，我们提出了一个机制，非常高的能量（VHE）和超高能（UHE）光子的轴子光子转换的情况下，它允许河外的阈值以上的光子被地球上的观测者检测到的基础上旅行。我们发现，轴子-光子转换可以作为一种替代机制，除了阈值异常由于洛伦兹不变性破坏，新观察到的伽马射线暴GRB 221009 A的非常高的能量特征。
2023-01-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
How to suppress exponential growth -- on the parametric resonance of photons in an axion background
轴子-光子相互作用可以导致在冷轴子背景的存在下通过参数共振增强电磁场，对于频率接近轴子质量一半的模式。在本文中，我们研究了轴子动量色散的作用以及背景引力势的影响，它可以失谐的共振，由于引力红移。我们表明，通过分析以及数值计算，共振导致光子场的指数增长，只有当（a）轴子动量传播小于逆共振长度，和（b）引力失谐距离大于共振长度。对于现实的参数值，这两种效果强烈抑制共振，并防止光子场的指数增长。特别是，即使假设所有的暗物质都是由一个完全冷的轴子凝聚体组成，由于我们星系的引力势而产生的红移也阻止了光子在可观测频率范围内的共振。对于质量低于$\sim 10^{-13}\, M_\odot$的轴子团块，动量扩散条件更具限制性，而对于质量更大的团块，红移条件占主导地位。
2020-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pre-supernova Ultra-light Axion-like Particles
我们计算了超轻类轴子粒子（ALP）在附近的超新星祖先的生产。一旦产生，ALP从恒星逃逸，其中一部分在银河磁场中传播时转化为光子。据发现，MeV的光子流量，到达地球可能是可探测的伽玛射线望远镜的ALP轻于~1 neV时参宿四经历氧和硅燃烧。伽马射线通量对恒星质量的依赖性远小于银河系磁场的不确定性。如果ALP比~0.1 neV轻，并且超新星的前身离太阳系足够近，那么γ射线通量对距离d不敏感，因为ALP与光子的转换几率与d ^2成正比。在超新星爆发前的中微子警报之后，用下一代伽马射线望远镜（非）探测到超新星前身的伽马射线，将导致对ALP参数的独立约束，其严格程度与SN 1987 A的限制一样。
2021-12-15 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
First constraints on axion-like particles from Galactic sub-PeV gamma rays
在广泛的空气簇射望远镜领域的实验改进和技术创新使得能够测量亚PeV范围内的银河宇宙射线相互作用，为寻找新的物理和暗物质提供了新的途径。首次利用HAWC和Tibet AS $γ$对银河系弥散γ射线的亚PeV（1 TeV - 1 PeV）观测，寻找与冰立方河外高能中微子流起源直接相关的类轴子（ALP）诱导γ射线信号。事实上，在河外源中产生高能中微子意味着同时产生能量相当的伽马射线。在中微子发射源的磁场中，伽马射线可以有效地转换成ALP，不受衰减地逃离它们的宿主星系，通过星系际空间传播，并在银河系的磁场中重新转换成伽马射线。这样的场景产生了在亚PeV范围内的全天空漫射高能伽马射线信号。考虑到宇宙射线与气体和辐射的相互作用以及亚阈值源对银河系天体物理伽马射线的贡献，我们对光子-ALP耦合常数$g_{aγγ}$设置了有竞争力的上限。我们发现$g_{aγγ} < 2.1\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$的ALP群众$m_a \leq 2\times10^{-7}$ eV在95\%的置信水平。我们的研究结果与以前的限制来自TeV的伽马射线域的ALP，并逐步关闭ADMX限制的质量差距。再现本研究结果的代码和数据可在GitHub \url{https://github.com/ceckner/subPeVALPs}上获得。
2023-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
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
Constraints on axion-like particles with H.E.S.S. from observations of PKS 2155-304
类轴子粒子是在粒子物理学的标准模型的某些扩展中预测的假设的新的轻（亚电子伏）玻色子。在包含高能伽马射线和湍流磁场的天体物理环境中，类轴子粒子的存在可以改变伽马射线的能谱。这种修改将采取能量谱在有限能量范围内的不规则行为的形式。来自H.E.S.S.的数据对遥远的BL Lac PKS 2155-304的观测被用来导出轴子样粒子与光子耦合强度的保守上限。这项研究引起了第一次排除类轴子粒子的伽玛射线天文学。导出的约束适用于耦合到电磁场的轻赝标量和标量玻色子。
2013-07-23 astro-ph.HE
Axion-Like Particles and Recent Observations of the Cosmic Infrared Background Radiation
CIBER合作发布了他们的第一个宇宙红外背景（CIB）辐射的观测数据，与理论推断的值相比，在波长$\sim$ 1 $μ$ m附近有显着的过量。CIB辐射的数量对宇宙的不透明性有显着的影响，因为TeV的伽马射线是从遥远的源（如AGN）发射的。根据CIBER实验报告的CIB辐射值，通过这种TeV伽马射线与CIB光子的反应，TeV伽马射线在传播过程中应该会显著衰减，这将导致能量谱与目前TeV伽马射线源的观测结果不一致。在这篇文章中，我们讨论了TeV伽马射线观测和CIB数据之间的这种紧张关系的可能解决方案，即轴子[或类轴子粒子（ALP）]可能通过异常诱导的光子-轴子混合来增加宇宙的透明度。我们发现一个区域中的轴子质量，$m_a \sim 7 \times 10^{-10} - 5 \times 10^{-8}$ eV，和轴子光子耦合常数，$1.2 \times 10^{-11} {\rm GeV}^{-1} \lesssim g_{aγ} \lesssim 8.8 \times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$，解决了这个问题的参数空间。
2017-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Heavy Axion-like Particles from Massive Stars with X-rays and Gamma Rays
本文提出利用大质量恒星内部产生的重类轴子粒子衰变为光子的信号，通过X射线和伽马射线望远镜探测轴子-光子耦合，在10-100 keV质量范围内可达g_{aγ}约4×10^{-11} GeV^{-1}的灵敏度，拓展了ALP参数空间的新区域。
2024-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Can large scintillators be used for solar-axion searches to test the cosmological axion-photon oscillation proposal?
计算了在NaI、CsI和双光子晶体中通过轴电效应引起的太阳-轴子相互作用率。一个表是光电和axioelectric截面，太阳轴子通量，从2.0到10.0千电子伏的相互作用率。这些结果意味着，大型碘化钠和碘化铯阵列的年度调制数据，以及大型闪烁室，可能会变得足够敏感，以探测光子耦合所需的水平来解释轴子光子振荡现象，提出解释高能光子旅行宇宙学距离的生存。DAMAA/LIBRA数据被用来证明由于地球太阳距离的季节性变化，与模型无关的年度调制的功率。
2009-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Fermi-LAT and NuSTAR as Stellar Axionscopes
我们概述了机载X射线和伽马射线望远镜探测类轴子粒子参数空间的潜力。
2017-11-01 astro-ph.HE
Hints of the existence of Axion-Like-Particles from the gamma-ray spectra of cosmological sources
类轴子粒子（ALPs）被预测在磁场存在下与光子耦合。这种效应可能导致活动星系核等伽马射线源的观测光谱发生显著变化。在这里，我们进行了详细的研究，第一次同时考虑在同一个框架中的光子/轴子混合发生在伽马射线源和一个预期发生在星系际磁场。在源中有效的光子/轴子混合总是意味着光子通量的衰减，而在星系际介质中的混合可能导致光子通量的减少和/或增强，这取决于源的距离和所考虑的能量。有趣的是，我们发现，降低星系际磁场强度的值，这降低了光子/轴子混合的概率，可能会导致在地球上的预期光子通量的增加，如果源是足够远的。我们还发现了一个30%的衰减在远距离源的强度谱，这发生在一个能量，仅取决于的ALP的属性和星系际磁场的强度，因此独立的活动星系核源被观察到。此外，我们表明，这种机制可以很容易地解释最近的困惑，在遥远的伽马射线源的光谱。这项工作的结果可以用当前一代的伽马射线仪器来检验，即费米（以前称为GLAST）和成像大气切伦科夫望远镜，如CANGAROO，HESS，MAGIC和VERITAS。
2009-08-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cherenkov telescope array extragalactic survey discovery potential and the impact of axion-like particles and secondary gamma rays
切伦科夫望远镜阵列（CTA）即将进入建设阶段，其主要的关键科学项目之一是进行无偏调查，以寻找河外源。我们利用这两个最新的耀变体伽马射线光度函数和光谱能量分布，以获得预期数量的可探测源计划的CTA天文台的北部和南部阵列。我们发现，一个浅的，广泛的调查约0.5小时，每个视场将导致最高数量的耀变体检测。此外，我们调查的轴子粒子和二次伽马射线传播的宇宙射线上的源计数分布的效果，因为这些过程预测不同的光谱形状从标准河外背景光衰减。在二次伽马射线的情况下，我们通常可以预期更远的物体，而轴子样粒子不会显著改变预期的分布。然而，我们发现，这些结果强烈依赖于假设的磁场强度在传播过程中。我们还为高空水切伦科夫天文台（HAWC）、大型高空空气簇射天文台（LHAASO）提供源计数预测以及混合探测器的新提案。
2017-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Revisiting the analysis of axion-like particles with the Fermi-LAT gamma-ray observation of NGC1275
在这项工作中，我们重新分析NGC 1275的费米LAT观测，寻找类轴子粒子（ALP）效应和约束ALP参数。而不是用ALP模型拟合观测到的光谱，我们采用了另一种方法来分析这个来源，计算光谱的不规则性。在95%的置信水平下，我们发现NGC 1275没有光谱振荡，并且排除了ALP质量为$m_a\sim$ 1 neV附近的$g_{aγ}>3\times10^{-12}\,{\rm GeV^{-1}}$耦合，这比以前的结果更严格.我们还表明，约束可以进一步改善结合PKS 2155-304的观察。我们认为，考虑更多的来源，我们可以得到一个更广泛的排除区域。
2021-09-07 astro-ph.HE
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Diffuse axion-like particle searches
提出了一种基于高能天体物理中微子产生的γ射线来寻找类轴子粒子的新方法。高能中微子的存在意味着在同一个源中产生伽马射线。光子可以在源的磁场中转换成ALP，并将作为ALP穿过河外空间。银河系磁场中的反向转换导致了扩散的各向异性高能光子通量，现有的和即将到来的伽马射线探测器，如HAWC，CTA和LHAASO可以探测到。该方法探测未探索的ALP参数空间，LHAASO对$10^{-11}\, \rm{GeV^{-1}}$以上的耦合实际上是敏感的，并且在十年内质量高达$3\times 10^{-6} \, \rm{eV}$。我们的技术还探讨了可行的ALP暗物质参数空间。
2017-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
The search of axion-like-particles with Fermi and Cherenkov telescopes
为解决强CP问题而提出的类轴子粒子（AxionLike Particles，ALP）在磁场中与光子耦合，可能导致活动星系核（AGN）等γ射线源的观测光谱发生显著变化。在这里，我们同时考虑在同一个框架中的光子/轴子混合发生在伽马射线源和一个预期发生在星系际磁场。我们表明，光子/轴子混合可以解释最近的困惑，关于观测到的光谱遥远的伽马射线源，以及最近公布的下限的EBL强度。最后，我们总结了不同的签名预期和讨论的最佳策略，以寻找ALP与费米卫星和目前的切伦科夫望远镜，如CANGAROO，HESS，MAGIC和VERITAS。
2010-01-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
