Hints of new physics from stars
我们回顾和更新的恒星冷却和他们的解释方面的轴子和轴子类粒子观测到的异常的现状。
2016-11-15 astro-ph.HE hep-ph
Dark radiation and small-scale structure problems with decaying particles
虽然标准的ΛCDM模型成功地描述了宇宙的宇宙微波背景辐射和大尺度结构，但它在中微子种类的有效数目（暗辐射）和小尺度结构的数目（过剩问题）方面与观测存在一些矛盾。在这里，我们提出了一个方案，可以通过产生暗物质和暗辐射的晚期衰变的重粒子放松这些紧张局势。由于这种产生机制，暗物质是相当温暖的，从而解决了小尺度结构问题。这种情况在超对称轴子模型中可以很自然地实现，在超对称轴子模型中，由轴子衰变产生的轴子提供暗辐射，而由轴子衰变产生的轴子则形成温暖的暗物质。我们确定了一个满足所有已知宇宙学约束的超对称轴子模型的参数区域。
2012-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Baryogenesis from Decaying Magnetic Helicity in Axiogenesis
本文提出早期宇宙中轴子动力学错位或与超荷场耦合引发的不稳定性产生螺旋磁场，在电弱相变时高效生成重子不对称性，并给出对Peccei-Quinn场径向质量的理论预言。
2022-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Re-examining the sensitivity of JWST to decaying axion dark matter
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Tufts University（塔夫茨大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；CERN（欧洲核子研究中心）；INFN Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Weizmann Institute of Science（魏兹曼科学研究所）
本研究通过定制数据缩减和非参数推断，重新评估JWST对衰变轴子暗物质的灵敏度，排除了特定质量范围的QCD轴子，并指出先前最强灵敏度不可达，现有灵敏度受系统性限制。
2026-09-11 astro-ph.CO hep-ph
The DFSZ axion in the CMB
我们首次对DFSZ QCD轴子模型的宇宙学约束进行了专门的分析。这样的结构是特别有趣的光氙-1T最近过剩和恒星冷却的暗示。在DFSZ模型中，对于$m_a\gtrsim 0.1$ eV，π介子和μ介子的散射可以产生相当大的热轴子宇宙背景，其行为类似于大质量中微子。然而，π介子耦合依赖于两个希格斯双重态的vev之间的对齐，并可以显着抑制或增强相对于KSVZ方案。使用最新的普朗克和BAO数据，我们在$95\%$ C.L.发现了$m_a\leq 0.2~\text{eV}$，当轴子与π子的耦合$c_{aπ}$最大时。相反，当$c_{aπ}$很小时，对$m_a$的约束可以大大放松。特别是，我们指出，在所谓的DFSZ-II模型中，其中轴子耦合到轻子不与$c_{aπ}$同时消失，通过μ子产生$m_a\leq 0.6~\text{eV}$在$95\%$ C.L.，而在DFSZ-I模型中，$m_a$上的界限可以完全提升。然后，我们结合宇宙学数据与最近的暗示DFSZ轴子耦合到电子从氙-1T实验，发现在这种情况下，轴子质量被限制在窗口$0.07 ~\text{eV} \lesssim m_a \lesssim 1.8\, (0.3)~\text{eV}$的DFSZ-I（DFSZ-II）模型。一个类似的分析与恒星冷却提示给$3 ~\text{meV} \lesssim m_a \lesssim 0.2 ~…
2020-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity of JWST to eV-Scale Decaying Axion Dark Matter
本研究预测JWST利用空白天区观测，可在任务末期约束银河系内eV尺度衰变轴子暗物质的参数范围，尤其能将天体恐惧型QCD轴子质量限制在0.2 eV以下。
2023-11-08 astro-ph.GA hep-ph
Multimessenger Constraints on Radiatively Decaying Axions from GW170817
本研究利用GW170817的多信使X射线观测数据，约束双中子星并合产生的大质量中子星所辐射衰变轴子的轴子-光子耦合，给出了特定质量范围的新约束，补充并超越了现有限制。
2024-03-08 astro-ph.HE hep-ph
A Telescope Search for Decaying Relic Axions
利用甚大望远镜上的VIMOS（可见多目标摄谱仪）积分场装置的光谱，在星系团Abell 2667和2390中对遗迹轴子的双光子衰变产生的光学线辐射进行了研究。新的上限的轴子的双光子耦合的推导，并至少是一个因素的3个更严格的比以前的上限在这个质量窗口。这种改进来自于更大的收集面积、积分时间和空间分辨率，以及这些星团的强透镜质量模型使信噪比和天空相减得以改善。新的限制要么要求轴子的双光子耦合非常弱，要么要求4.5 eV和7.7 eV之间的轴子质量窗口关闭。对无菌中微子暗物质的意义也作了简要的讨论。
2007-06-29 astro-ph hep-ph
Axions as Hot and Cold Dark Matter
热暗物质成分的存在已经被不同宇宙学观测结果的组合暗示为3 σ。我们研究的可能性，伪南武-戈德斯通玻色子占热和冷的暗物质组件。我们证明了当轴子衰变常数f_a < O（10^10）GeV时，如果它们是由介子衰变和畴壁湮灭产生的，则QCD轴子可以完成这一工作。我们还研究了热QCD轴子，伪Nambu-Goldstone玻色子耦合到标准模型部门通过希格斯门，和轴子产生的模衰减的情况下。
2013-10-07 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter solution from the supersymmetric axion model
我们研究了晚期衰变的Saxino（轴子的标量超伴子）的效应，发现在不可见轴子模型的一类超对称扩展中存在一个可能的暗物质解。在这类模型中，衰变为两个轴子的saxino粒子作为晚期衰变粒子，它使冷暗物质模型与高值的哈勃常数相一致。最近对哈勃常数的观测结果正在向$H_0=70\!-\!80\,{\rm km}\,{\rm sec}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-1}$收敛，这与标准的混合暗物质模型不一致。这类模型为冷暗物质加晚期衰变粒子模型提供了一个合理的框架，有趣的可能性是冷暗物质和额外的辐射都由轴子组成。
1996-04-02 astro-ph hep-ph
A Megaxion at 750 GeV as a First Hint of Low Scale String Theory
低标度弦模型自然具有轴子类赝标量，它们在树的层次上直接耦合到胶子和光子（但不是$W$）。我们展示了他们通常如何得到树级质量的存在下，封闭的字符串通量，一致的轴子离散规范对称性，在某种程度上类似于弦膨胀和弛豫模型的轴子monodromy。我们讨论了最近在ATLAS和CMS报道的750 GeV共振的暗示可能对应于这样一个沉重的轴子状态（megaxion）。调整生产率和分支比表明弦的规模为$M_s$ ~ $7 - 10^4$ TeV，这取决于紧化几何。如果这种解释是正确的，那么在大型强子对撞机和未来的对撞机上，在达到弦阈值之前，就可以产生一个额外的$Z'$规范玻色子。
2015-12-29 hep-ex hep-ph hep-th
The Cosmophenomenology of Axionic Dark Radiation
相对论性轴子是暗辐射的好候选者，因为有越来越多的观测线索。重场的原始衰变产生的轴子与热化物质相比是超能量的，并且非弹性轴子-物质散射可以与$E_{CoM} \gg T_γ$一起发生，从而访问许多在标准宇宙学中否则运动学禁止的有趣过程。BBN期间轴子-光子散射到夸克和轻子中影响轻元素丰度，以及$^4$过量产生的界限He限制了轴子衰变常数和再加热温度的组合。对于超对称模型，轴子散射到可见扇区超伴子中可以直接在$T_γ \ll T_{freezeout}$产生暗物质。大多数轴子--或任何其他来自模衰变的暗辐射候选者--今天仍然作为宇宙轴子背景与$E_{axion} \sim \mathcal{O}(100) eV$和$\sim 10^6 cm^{-2} s^{-1}$的通量徘徊。
2014-12-01 astro-ph.CO 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
Spectral distortion constraints on photon injection from low-mass decaying particles
宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变（SD）是研究粒子物理的有力工具。在这里，我们计算的失真信号从衰变粒子直接转换成光子在宇宙历史的不同时期，专注于注入能量$E_\mathrm{inj}\lesssim 20\,\mathrm{keV}$。我们提供全面的SD解决方案库，可用于研究各种粒子物理场景。我们使用{ \tt CosmoTherm}来计算SD信号，包括对宇宙电离历史和不透明度的影响。我们还考虑了黑体引起的受激衰减的影响，这可以修改注入历史显着。然后，我们使用COBE/FIRAS和EDGES的数据来约束衰变粒子的性质。我们探讨的情况下，这些提供了一个暗物质（DM）的候选人或仅构成DM的一小部分。我们补充SD约束与CMB各向异性约束，突出新的影响，在非常低的光子能量（$hν\lesssim 10^{-4}\,\mathrm{eV}$）注入。我们的模型无关的约束表现出丰富的结构，在寿命-能量域，包括注入能量$E_\mathrm{inj}\simeq 10^{-10}\mathrm{eV}-10\mathrm{keV}$和寿命$τ_X\simeq 10^5\,\mathrm{s}-10^{33}\mathrm{s}$。我们讨论了直接转换成两个光子的轴子和类轴子粒子的约束条件，修改了文献中现有的SD约束。我们的限制与其他限制的轴子质量$m_a c^2\gtrsim 27\,\mathrm{…
2022-08-16 astro-ph.CO hep-ph
Search for decaying eV-mass axion-like particles using gamma-ray signal from blazars
质量在eV范围内的衰变类轴子粒子（ALP）可能占据银河系和其他星系的暗物质晕，在河外背景光（EBL）光谱中产生特征性的“凸点”特征。这一特征在遥远的河外源的伽马射线光谱上留下了印记。我们推导出的ALP耦合到光子的光谱分析的基础上，非常高的能量伽玛射线大声耀变体的约束。我们结合费米/LAT和切伦科夫望远镜的伽马射线光谱测量，并拟合一个模型，在该模型中，通过对ALP衰变产生的光子的产生来修改固有源光谱。我们通过这种效应来限制伽马射线通量抑制的幅度。我们发现，结合费米/LAT和VERITAS数据集的源1 ES 1218+304目前提供了最严格的约束ALP-双光子耦合，这是互补的约束所施加的非观测的额外的能量损失的水平分支星，高分辨率光谱观测的星系团的光学望远镜和搜索ALP信号的欧洲核子研究中心太阳轴子望远镜。我们的分析有利于在EBL谱中存在一个凸起，这可能是由质量范围为2-3 eV的ALP和$\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
IceCube events and decaying dark matter: hints and constraints
根据新的冰立方数据（尚未确定）的天体物理中微子通量在PeV和次PeV范围内，我们提出了一个更新的状态衰减暗物质解释的事件。特别是，我们进一步发展的角分布分析，并讨论了诊断的前景。通过进行各种统计测试（极大似然，Kolmogorov-Smirnov和Anderson-Darling测试），我们得出结论，目前的数据显示出轻微的偏好（低于两个西格玛水平）的角分布预计从暗物质衰变与各向同性分布预测的传统天体物理流量的河外起源。此外，我们简要地开发一些一般性的考虑重暗物质模型的建设和预期的衰变产物的能谱与冰立方数据的兼容性，以及与现有的伽玛射线的界限。或者，假设冰立方的数据来自传统的天体物理学来源，我们推导出各种最终状态的衰减和湮灭暗物质的界限。重暗物质寿命的下限相对于现有的限制提高了一个数量级，最终使这些事件-即使是天体物理学的起源-成为天体粒子物理学研究的重要工具。
2015-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Gravitino/Axino as Decaying Dark Matter and Cosmological Tensions
在超对称轴子模型中，如果一个引力伴子或一个轴子是最轻的超对称粒子（LSP），另一个通常是次轻粒子（NLSP）。我们调查这样一个场景的宇宙学，并指出，NLSP的寿命自然成为可比的宇宙在一个可行的参数区域的年龄。这是所谓的衰变暗物质模型的一个很好的例子，该模型最近被认为是$Λ$ CDM模型的扩展，以放松一些宇宙学的紧张局势。
2017-07-11 astro-ph.CO hep-ph
The 7 keV axion dark matter and the X-ray line signal
我们提出了一个方案，其中的saxion主导的能量密度的宇宙和重新加热的标准模型部门通过超对称耦合，而它的轴子伙伴有助于暗物质衰变成光子通过相同的运营商在超对称。有趣的是，对于轴子质量$m_a \simeq 7$ keV和衰变常数$f_a \simeq 10^{14-15}$ GeV，最近发现的X射线线在$3.5$ keV的XMM牛顿X射线观测数据可以解释。我们讨论了不同的宇宙学方面的$7$千电子伏的轴子暗物质，如生产的轴子暗物质，轴子衰变过程，热暗物质和等曲率约束的轴子暗物质，和可能的重子生成的情况。
2014-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence from Monodromic Axion Dark Energy
最近报道的普朗克2018偏振数据中的非零各向同性双折射角为轴子的新物理学提供了诱人的暗示。在本文中，我们解释了这一点的弦论的动机轴子与monodromy潜在的暗能量的作用。在这种情况下，使用双折射测量和对暗能量状态方程的约束，我们发现一个上限的轴子衰减常数为$f_a \lesssim 10^{16}$ GeV。这自然地给出了一个GUT量级的能量标度，并解决了传统轴子暗能量模型的超普朗克场范围的理论问题。我们进一步研究了宇宙双折射对基本理论的影响，以及它对弦沼泽地结构的影响。最后，我们讨论了振荡功能的暗能量部门和预期的宇宙双折射层析成像。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
NuSTAR bounds on radiatively decaying particles from M82
本文利用NuSTAR观测数据，通过分析M82星系中慢轴子衰变产生的X射线特征缺失，对30-500 keV轴子质量与光子耦合参数设定了新界限，该方法可推广至其他重FIPs和天体源。
2025-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Stellar Evolution confronts Axion Models
由于恒星发射率估算的理论进展，特别是由于恒星观测的改进，天体产生轴子是一个不断发展的课题。我们进行了最翔实的天体物理学数据的全面分析，重新审视轴子耦合光子，核子和电子的界限，并重新评估异常恒星能量损失的各种暗示的意义。我们面对的表现，各种理论建设占这些提示，同时遵守观测限制轴子耦合。我们确定了最有利的模型，以及质量/耦合参数空间中的区域，这些区域是全局拟合的首选。最后，我们仔细研究了这种模式在即将到来的太阳望远镜，即IAO及其缩放版本的发现潜力。
2022-02-23 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Axion Dark Radiation: Hubble Tension and Hyper-kamiokande Neutrino Experiment
在这项工作中，我们研究了一个超对称轴子模型的暗扇区，包括晚衰变的引力子/轴子暗物质和轴子暗辐射。在早期宇宙中，轴子的标量超伴子（saxion）的衰变会产生大量的熵。附加熵不仅可以稀释引力子/轴子暗物质的残余密度，避免宇宙的过封闭，而且可以放松对暴胀后再加热温度$T_{R}$的约束。同时，由介子衰变产生的轴子暗辐射将增加中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数量，这有助于降低宇宙学哈勃张力。在宇宙晚期，长寿命的引力子/轴子暗物质的衰变产生了具有MeV量级动能的轴子。我们研究了在中微子实验中通过逆Primakoff过程$a+A \to γ+ A$寻找高能轴子的可能性。
2022-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Hints for an axion-like particle from PKS 1222+216?
平谱射电类星体（Flat spectrum radio quasar，FSRQ）是一类特殊的耀变体，在宽线区（broad line region，BLR）内富含可见光/紫外光子，这必然意味着$γ$射线在20 GeV以上具有巨大的光学厚度。因此，不应发射能量高于此阈值的光子。然而，MAGIC从FSRQ PKS 1222+216观测到了能量范围在70 - 400 GeV的光子。在文献中有几种天体物理学的解释，但它们都是特别的，即只为特定目的而设计的。我们表明，这样一个令人惊讶的发现可以解释标准blazar模型中增加了新的可能性，光子振荡成轴子样粒子（ALP），反之亦然的源内。通过光子-ALP振荡机制，相当大一部分甚高能量（VHE）光子可以以类似的方式逃离BLR的吸收，因为它们在很大程度上避免了星系际空间中河外背景光（EBL）的吸收。实际上，我们不仅证明了VHE光子确实发射，而且它们的光谱能量分布（SED）是这样的，它们位于同一个康普顿峰上，费米/LAT同时探测到的低能光子也属于该峰。
2014-09-15 astro-ph.HE hep-ph
Cosmological constraints on thermal relic axions and axion-like particles
宇宙学的精确数据可以用来对大爆炸中热产生的轴子和类轴子粒子（ALP）设置非常严格的约束。我们简要地回顾了已知的界限，并提出了两个新的限制，在早期宇宙中的轴子和ALP衰变，根据重子和中微子密度的伴随稀释，使用WMAP7和其他宇宙学数据。
2011-10-26 hep-ph
Indirect Detection of Decaying Dark Matter with High Angular Resolution: Case for axion search by IRCS at Subaru Telescope
提出利用微分$D$因子分析矮椭球星系暗物质衰变信号，发现8.2m Subaru望远镜的IRCS可探测eV级类轴子粒子，数晚观测即可超越恒星冷却界限。
2023-05-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Hint at an axion-like particle from the redshift dependence of blazar spectra
我们认为，最大的观测样本，包括所有的中频峰值（IBL）和高频峰值（HBL）耀斑超过100 GeV的红移$z = 0.6$。我们发现，发射光谱指数$Γ_{\rm em} (z)$的最佳拟合回归线是一个凹抛物线减少$z$增加，从而意味着$\{Γ_{\rm em} (z) \}$分布和$z$之间的统计相关性。这一结果与我们的期望相矛盾，即这种分布应该是$z$独立的。我们认为，上述相关性并不产生任何选择偏差。我们表明，我们的期望自然出现的条件下，类轴子粒子（ALP）被放入游戏。此外，ALP还可以解释为什么平谱射电类星体发射高达400 GeV的能量，这与传统物理学形成了鲜明的矛盾。因此，两个非常不同但一致的结果的结合-从表面上看-导致了一个ALP的暗示，其质量为$m = {\cal O} (10^{-10} \, {\rm eV})$，双光子耦合在$2.94 \times 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1} < g_{a γγ} < 0.66 \times 10^{- 10} \, {\rm GeV}^{- 1}$范围内。额外的好处是，在能量$E \gtrsim 1 \, {\rm TeV}$之上，宇宙将变得比传统物理学所规定的要透明得多。我们的预测不仅可以通过新一代的天文台，如CTA，HAWC，Gamma-400，LHAASO，TAIGA-HiSCORE和HERD进行…
2020-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Quintessence Axion Dark Energy and a Solution to the Hubble Tension
我们提出了一个模型，在这个模型中，关于暗能量的性质和最近提出的哈勃张力的问题可以立即得到解决。在最小超对称标准模型中考虑电弱轴子，其中轴子能量密度与观测到的暗能量一致。与此同时，通过规范化的$Z_{10}$对称性，就有可能存在质量等于$\sim\mathcal{O}(1)\,\,{\rm GeV}$的引力子暗物质。我们发现质量为$\sim\mathcal{O}(1)\,\,{\rm GeV}$的引力子是衰变暗物质的一个很好的候选者，它在复合后的衰变可以调和哈勃膨胀率$H_{0}$和从宇宙微波背景观测中推断的局部测量的差异。
2020-04-20 astro-ph.CO hep-ph
Diphotons at the $Z$-pole in Models of the 750 GeV Resonance Decaying to Axion-Like Particles
750 GeV的共振（$S$）衰变为两个轻的轴子状粒子（ALPs $a$），这反过来又衰变为准直光子模仿观察到的信号的模型，是由隐谷的情况下，也可以提供一个机制，$S \to γγ$信号持续，而$S \to Z γ,\; ZZ$和$WW$保持在不久的将来抑制。我们指出，这些隐藏的山谷一样的模型调用$S \to aa \to 4 γ$还必须与$Z \to a (\to γγ) γ$来自CDF和ATLAS的约束。在一个有效的场论框架内，我们工作的约束$S$的耦合$a$和规范玻色子来自光子$Z$衰变，并确保ALP衰变内的电磁量能器，在两个制度-$a$衰变主要是光子，和$a$也有强子分支。当$S$具有大的以及窄的宽度时，以及对于来自$S \to γγ$和$a \to γγ$的信号的不同相对贡献，进行分析。结果的$S$和$a$属于同一个复杂的领域的特定情况下，也提出。在这类模型中，预期来自$Z \to a γ$的$Z$极点处的$γγ$共振。以基准ALP质量低于约0.4 GeV，并假设合理的假喷流率和识别效率的光子喷流的值，我们发现在$Z$极发现双光子的前景。
2016-06-21 hep-ph
Axion Cosmology with Early Matter Domination
早期宇宙学的默认假设是，后暴胀宇宙在47000年前都是辐射主导的。辐射主导时代的直接证据可以追溯到核合成，核合成开始于第一秒。然而，有理论上的理由倾向于在核合成之前的一段较早的物质支配时期，例如，由于后期衰变的大质量粒子需要解释重子生成。轴子宇宙学在数量上受到早期物质支配的影响，在小尺度上产生不同的轴子质量范围和更大的不均匀性。在这项工作中，我们表明，这种增加的不均匀性可能会导致形成的轴子miniclusters的轴子参数范围是不同于通常假设的。如果再加热温度低于$58$ MeV，即使在膨胀期间存在轴子场并且先前已经均匀化，也可以形成轴子微团簇。典型的初始轴子微团质量的上限从$10^{-10} M_{\odot}$提高到$10^{-7} M_{\odot}$，其中$M_{\odot}$是太阳质量。这些结果可能会对轴子微团的间接探测产生影响，并且可以想象地探测核合成之前宇宙的热历史。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
Increasing the effective number of neutrinos with decaying particles
我们提出了在大爆炸核合成之后但在结构形成之前增加中微子有效数N_nu的衰变粒子模型。我们指出，我们的方案不仅解决了这两个时代的N_nu的约束之间的差异，但也提供了一个可能的答案更深层次的不一致，在小尺度上的物质功率谱振幅的估计，表示为sigma_8，WMAP和一些小尺度的物质功率测量，如莱曼α森林和弱透镜。我们考虑（a）介子衰变为两个轴子;（b）引力子衰变为轴子和轴子;（c）Dirac右手中微子衰变为引力子和右手中微子。
2007-05-12 astro-ph hep-ph
Stellar evolution and axion-like particles: new constraints and hints from globular clusters in the GAIA DR3 data
本研究利用Gaia DR3数据中七个球状星团的成员星，通过恒星演化理论约束类轴子粒子，得到ALP-电子耦合上限及ALP-光子耦合的3.3西格玛迹象，并强调需更精细分析以完善约束。
2024-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Hint to Supersymmetry from GR Vacuum
研究指出，消除 Eguchi-Hanson 瞬子诱导的引力真空拓扑极化率需要自旋 $3/2$ 费米子，从而暗示局域超对称及其自发破缺，并预言可作为暗物质的 $R$-轴子。
2024-06-26 gr-qc hep-ph hep-th
Cluster X-ray line at $3.5\,{\rm keV}$ from axion-like dark matter
最近报道的$E_γ\simeq 3.5\, {\rm keV}$的X射线线信号来自各种星系团和仙女座星系的叠加光谱，可能来自质量为$2 E_γ$的衰变暗物质粒子。一个轻的轴子类标量被认为是暗物质的天然候选者，并对其产生机制进行了仔细研究。我们表明，适当数量的轴子遗迹密度与首选参数，$m_a \simeq 7 \,{\rm keV}$和$f_a \simeq 4\times 10^{14}\, {\rm GeV}$，可以自然地从暴胀子的衰变。如果轴子是由轴子衰变产生的，由于结构形成的束缚，它不可能构成总的遗迹密度。尽管如此，萨克逊衰变是一个有趣的可能性，因为$3.5\, {\rm keV}$线和暗辐射可以同时解决，与普朗克数据一致。轴子的小失准角，范围在$θ_a\sim 10^{-4} -10^{-1}$之间，取决于再加热温度，也可以是轴子生产的来源。该模型可以满足结构形成和等曲率扰动的约束。
2014-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence and Electroweak Axion Dark Energy
以最近报道的宇宙微波背景线极化$β=0.35\pm0.14{\rm\, deg}$的非零旋转角作为一个伪Nambu-Goldstone玻色子精髓暗能量（DE）的线索，研究了由EW瞬子产生轴子质量的EW轴子精髓DE模型.我们发现，$β$的观测值意味着一个非平凡的$U(1)$电磁异常系数（$c_γ$），一旦电流约束的DE状态方程也考虑在内。借助于实验推断的$c_γ$激发的模型的假设高能结构，该模型被证明能够对当前状态方程（$w_{\rm DE,0}$）的精华DE作出预测。这有望使我们的方案与宇宙学常数（$w=-1$）相比是可区分的，并且当未来测量$w_{\rm DE,0}$的误差降低到$\mathcal{O}(1)\%$水平（$δw=\mathcal{O}(10^{-2})$）时，我们的方案是可检验的。
2021-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Direct Collapse Black Hole Candidates from Decaying Dark Matter
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Sam Houston State University（山荷斯顿州立大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
通过注入低能光子抑制分子氢并改变恒星形成历史，产生直接坍缩黑洞，该过程可能解释高红移超大质量黑洞的观测结果。暗物质衰变可提供能量注入，通过单区模型和半解析方法模拟气体核心的化学热性质，确定原子冷却晕的条件。
2026-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal Production of Dark Matter from Late-Decaying Scalar Field at Intermediate Scale
我们研究非热暗物质生产后期衰变的标量场，特别注意D=5的非重整化运营商，通过该标量场衰减到标准模型粒子和它们的超伙伴。我们表明，几乎相同数量的超粒子的粒子通常产生的衰变。为了避免引力子产生过剩的问题，衰变倾向于通过与中间截止尺度M << M_P的相互作用进行。轴子的玻色子超对称伙伴，即，Saxion被提出作为这种后期衰减的标量场的自然候选。我们发现在弱标度和轴子衰变常数F_A = O（10^{9-12}）GeV附近，对于质量为O（100）GeV的介子质量，可以得到适量的wino/higgsino暗物质.
2006-06-26 astro-ph hep-ph hep-th
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Can Decaying Particles Raise the Upperbound on the Peccei-Quinn Scale?
我们重新考察了熵产生对宇宙轴子密度的影响，发现即使相干振荡或非相对论性大质量粒子的衰变产生了大熵，Peccei-Quinn标度$F_a$也不允许大于约$10^{15}$ ~GeV。我们强调，这一结果是独立的衰变粒子的模型的细节。
1995-11-01 astro-ph hep-ph
Hint at an axion-like particle from GRB 221009A
本文提出 GRB 221009A 的 LHAASO 高能观测与标准 EBL 吸收模型矛盾，并证明引入光子与轴子样粒子（ALP）振荡可自然解释观测光谱，从而为 ALP 存在提供新的有力迹象。
2024-12-30 astro-ph.HE hep-ph
Radio Lines from accreting Axion Stars
本研究提出轴子星吸积周围轴子并通过参数共振产生近单色射电谱线，该信号可被LOFAR等望远镜观测，从而约束轴子-光子耦合至10^-13 GeV^-1量级，为搜寻轴子暗物质提供新途径。
2024-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Axion-like Particles Implications for High-Energy Astrophysics
我们提供了一个教学介绍类轴子粒子（ALP），就其相关的高能天体物理学而言，从几兆电子伏到1000 TeV。这一审查是自成一体的，即使非专家也能理解。除其他外，我们讨论了两个强烈的暗示，在一个特定的ALP出现在两个非常不同的天体物理情况。更多的技术问题载于三个附录。
2022-05-02 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Hints of an axion-like particle mixing in the GeV gamma-ray blazar data?
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP），如果存在于自然界中，在外部磁场的存在下，预期将与光子混合。与ALP发生强混合的光子的能量范围取决于ALP质量、其与光子的耦合以及外部磁场和粒子密度配置。最近费米伽马射线空间望远镜在0.1-300 GeV能量范围内对耀变体的观测表明，它们的光谱在1-10 GeV范围内出现了一个突变。我们已经模拟了平谱射电类星体3C454.3在其2010年11月爆发的光谱特征，假设一个显着的比例的伽马射线转换为ALP在大规模喷流的耀变体。使用理论激励模型的磁场和粒子密度配置在千秒差距尺度的射流，宽线区域外，我们发现一个ALP质量$m_a\sim (1-3)\cdot 10^{-7}$电子伏特和耦合$g_{aγ} \sim (1-3)\cdot 10^{-10}$ GeV $^{-1}$后，在四个不同时期的排放光谱数据进行说明性的统计分析。$m_a$和$g_{aγ}$的精确值弱地依赖于假设的粒子密度配置，并且与这些量的当前实验界限一致。我们应用这种方法和ALP参数从拟合3C454.3数据到另一个平谱射电类星体PKS 1222 +216（4C+21.35）的数据高达400 GeV，作为一致性检查，发现很好的拟合。我们发现，ALP光子混合效应的GeV谱可能不会被洗出任何合理的估计的星系际介质中的磁场。
2013-10-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenario
我们考虑标准模型的扩展，其中自发破缺的全球手征Peccei-Quinn（PQ）对称性作为精确$Z_N$对称性的偶然对称性而产生。对于$N = 9$或$10$来说，这种对称性可以保护accion --由偶然的PQ对称性自发破缺而产生的Nambu-Goldstone玻色子--免受半经典引力效应的影响，从而抑制了对有效势的引力修正，同时它可以提供小的显式对称破缺项，这是建立具有畴壁数$N_{\rm DW}>1$的模型所必需的，例如流行的Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型（$N_{\rm DW}=6$），即使在膨胀后发生自发PQ对称性破缺的情况下也是宇宙学上可行的。我们发现，$N=10$ DFSZ事件与质量$m_A \approx 3.5$ - $4.2\,\mathrm{meV}$可以解释冷暗物质，同时解释白矮星的异常冷却的暗示。拟议中的日光镜国际轴子天文台-对质量超过几毫电子伏的太阳DFSZ事件敏感-将决定性地测试这种情况。
2016-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Axion Star Explosions and the Reionization History of the Universe
本研究探讨超轻轴子暗物质形成的轴子星在黑暗时期因参数共振快速衰变为射电光子，导致加热和电离，受Planck约束排除特定耦合范围，并指出21厘米线观测可提高敏感性。
2024-02-09 astro-ph.CO hep-ph
Radio-emission of axion stars
研究了致密轴子暗物质结构衰变为辐射光子的参数不稳定性。相应的天体--玻色（轴子）星、它们的星团和弥散轴子云--在后暴涨的佩西-奎因场景中大量形成。我们发展的一般描述参数共振结合有限体积效应，反作用，轴子速度和他们的（在）相干性。通过额外的粗粒化，我们的形式再现了维里化轴子与光子相互作用的动力学方程。我们推导出上述每一个对象的参数不稳定性的条件，以及在坍缩轴子星，评估光子共振模式和它们的增长指数。作为副产品，我们计算了玻色星和漫射轴子的受激发射，认为前者对射电背景的贡献较大。在QCD轴子的情况下，如果轴子-光子耦合超过原始KSVZ值两个数量级，玻色星发光，坍缩星辐射。后者的约束是减轻了几个附近的轴子星共振和缺席的轴子类粒子。我们的研究结果表明，参数效应可能会揭示自己的观测，从FRB过量的无线电背景。
2021-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter, Millicharges, Axion and Scalar Particles, Gauge Bosons, and Other New Physics with LDMX
拟议中的LDMX实验将提供大约一米长的仪器跟踪和量热区域，作为多GeV电子的束流停止，其中每个电子都被标记并测量其演变。这将提供一个前所未有的机会，以获得电子（或μ子）-核固定目标碰撞中产生的新粒子的碰撞不可见和超短寿命衰变。在本文中，我们表明，在这样的实验中丢失的动量通道和位移衰变信号可以提供世界领先的灵敏度亚GeV的暗物质，毫荷电粒子，可见或不可见的衰变轴子，标量，暗光子，和一系列其他新的物理场景。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Investigating the gamma-ray burst from decaying MeV-scale axion-like particles produced in supernova explosions
本文研究了超新星爆发中MeV尺度类轴子粒子衰变产生的伽马射线信号，首次纳入光子聚结过程产生更重ALPs，提出新解析方法计算射线通量，并证明Fermi-LAT观测可将ALP-光子耦合限制增强约一个数量级。
2023-08-02 astro-ph.HE 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
The Irreducible Axion Background
暗物质衰变为光子的过程限制了它的寿命，使之比宇宙的年龄大许多个数量级。一个推论是，在宇宙学时间尺度上，任何能衰变成光子的粒子的丰度都被限制在比冷暗物质密度小得多的范围内。我们发现，$\textit{irreducible}$冻结贡献的遗迹密度的轴子是违反该声明的参数空间的很大一部分。这使我们能够对质量范围为$100\rm \;eV - 100\; MeV$的轴子设置严格的约束。在$10\rm \; keV$中，我们对亲电子轴子的约束是$g_{aγγ} \lesssim 8.1 \times 10^{-14}~{\rm GeV}^{-1}$，几乎比用水平分支星建立的边界强三个数量级;在$100~{\rm keV}$中，我们对与电子耦合的亲电子轴子的约束是$g_{aee} \lesssim 8.0 \times 10^{-15}$，几乎比目前的结果强四个数量级。虽然我们关注的是轴子，但我们的论点更一般，可以扩展到例如无菌中微子。
2022-09-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Phenomenological Constraints on Axion Models of Dynamical Dark Matter
在最近的两篇论文（arXiv：1106.4546，arXiv：1107.0721）中，我们介绍了“动态暗物质“（DDM），这是暗物质物理学的一个新框架，在这个框架中，稳定性的要求被一个微妙的平衡所取代，这个平衡是在单个暗物质成分的巨大集合中，在这些成分的集体行为上，它超越了通常与传统暗物质候选者相关的行为。我们还提出了一个明确的模型，涉及在大额外的时空维度的轴子，并证明了该模型具有所有必要的功能，构成一个可行的实现一般DDM框架。在本文中，我们完成了我们的研究进行了一般性的分析，所有的唯象约束，这是相关的体轴子DDM模型。虽然本文中的分析主要是针对我们特定的DDM模型，我们的许多研究结果具有重要意义的散装轴子理论一般。我们的分析也可以作为一个原型的理论，其中存在大量的相互作用和衰变粒子的现象学研究。
2012-03-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Magnetic anomaly coefficients for QCD axion couplings
我们认为，有实验和理论的理由重新考虑KSVZ类轴子模型的建设。从实验的角度来看，轴子-光子耦合的预测与天体物理学的提示并不一致。从理论上讲，我们发现，该结构可以在概念上简化。特别是，它包含了一个不必要的假设类型的规范理论参与有深远的影响，低能轴子现象学。为了放宽这一假设，我们允许KSVZ模型的重费米子携带磁荷。然后，我们表明，轴子光子耦合一般占主导地位的轴向异常的磁流。最后，我们推导出磁异常系数的表达式，它决定了轴子-光子耦合的数值范围。
2021-09-17 hep-ex hep-ph
Why $w \ne -1$? Anthropic Selection in a $Λ$ + Axion Dark Energy Model
Tohoku University（东北大学）
该研究通过Λ + 轴子模型探讨暗能量方程状态参数w偏离-1的原因，利用人择原理得出轴子质量范围及暗能量密度峰值的限制，解释了w≠-1的自然性。
2025-12-01 astro-ph.CO hep-ph
X-ray line signal from decaying axino warm dark matter
在具有R宇称破坏的超对称轴子模型中考虑轴子温暗物质。在这种情况下，质量为$m_\axino\simeq 7$ keV的轴子可以衰变为光子和中微子，从而产生$3.5$ keV的X射线线信号，这可能是XMM-牛顿X射线天文台探测到的星系团和仙女座星系的不明X射线发射的来源。
2014-06-23 astro-ph.HE hep-ph
