Statistical Uncertainties of the $N_\text{DW} = 1$ QCD Axion Mass Window from Topological Defects
我们回顾了QCD轴子弦和畴壁模拟的结果，并将相关的不确定性，包括QCD不确定性，传播到轴子遗迹密度的计算中。我们比较了两组不同的研究，并使用宇宙学的约束，进行统计推断后通货膨胀的Peccei-Quinn对称性破缺的情况下的轴子质量窗口。对于暗物质轴子在最近的模拟推断适度的红外主导的光谱，这导致一个中值暗物质轴子质量为0.50 meV，而95%的可信区间在最高的后验密度是0.48和0.52 meV之间。对于另外包括弦畴壁衰变的替代模拟（但对光谱具有不同的总体推断），这些数字为0.22 meV和[0.16，0.27] meV。放宽条件，所有的暗物质的轴子，轴子质量窗口完成的上限约为80 meV，这来自暗辐射的约束。这证实了轴子质量可以相当精确地限制统计不确定性，并进一步要求对模拟中系统不确定性的各种来源进行更详细的分析。
2022-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Oscillations of atomic energy levels induced by QCD axion dark matter
本文研究QCD轴子暗物质通过轴子-胶子耦合诱导强子质量振荡，进而引起原子能级振荡，并利用现有原子光谱数据约束该耦合，同时预测未来分子钟、核钟等实验的探测灵敏度。
2024-01-12 hep-ph physics.atom-ph
Laboratory constraints on ultralight axion-like particles from precision atomic spectroscopy
本研究利用原子跃迁频率比随时间变化的精密测量，在低质量区获得了对超轻类轴子粒子暗物质的领先实验室约束，并提出后续提升灵敏度的测量方向。
2023-12-06 hep-ph physics.atom-ph
Axion Dark Matter Detection using Atomic Transitions
暗物质轴子可能会引起原子状态之间的跃迁，这些原子状态的能量差异等于轴子质量。这样的能量差可以方便地使用塞曼效应来调节。建议通过将千克大小的样品冷却到毫开尔文温度来寻找暗物质轴子，并使用激光技术计数轴子诱导的跃迁。这似乎是一个合适的方法来探测$10^{-4}$ eV质量范围内的轴子暗物质。
2020-05-31 hep-ex hep-ph
Axion potential, topological defects and CP-odd bubbles in QCD
一般地说，QCD中的θ依赖性比大N_c方法或瞬子论证所提出的要复杂得多。一般地，真空能E_{vac}（θ）是θ的多值函数，允许存在亚稳态。我们讨论了这种亚稳态真空的衰变理论与不轴子，并指出了潜在的相关性，这和相关现象的约束暗物质轴子。基于对轴子势的分析，提出了在RHIC上进行新的轴子搜索实验的设想。值得注意的是，即使θ= 0，假真空衰变也会随着CP的最大破坏而进行。我们进一步推测，著名的萨哈罗夫标准重子发生可以满足QCD尺度。
1998-07-10 astro-ph hep-ph
Axion dark matter from topological defects
研究了膨胀后Peccei-Quinn对称性破缺的宇宙学情形。在这种情况下，弦和畴壁等拓扑缺陷会产生大量的轴子，从而形成宇宙的冷暗物质。基于改进网格尺寸的场论模拟，更新和改进了先前对冷暗物质丰度的估计。文中还讨论了数值计算中可能出现的不确定性。结果发现，轴子可以负责冷暗物质的质量范围$m_a=(0.8-1.3)\times 10^{-4}\mathrm{eV}$的模型与畴壁数$N_{\rm DW}=1$，和$m_a\approx\mathcal{O}(10^{-4}-10^{-2})\mathrm{eV}$与温和的调整参数的模型与$N_{\rm DW}>1$。这种更高的质量范围可以在未来的实验研究中探索。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Axions and Atomic Clocks
在经典相干轴子暗物质背景场的存在下，电动力学方程被改变，从而改变了电磁波的色散关系。仔细测量灵敏原子钟的频率稳定性，原则上可以为$f_a \ge 10^7$ GeV的这种背景提供证据。开启背景磁场可能会以可控的方式增强这些效应，干涉测量也可能有助于探测相干宇宙轴子背景产生的时变光子色散关系。
2019-05-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion Detection via Atomic Excitations
讨论了Sikivie提出的通过观察轴子诱导的原子激发来探测轴子的可能性。原子在低温下冷却，并被选择为三个能级。第一个是基态，第二个是完全空的选择，使两者之间的能量差接近轴子质量。在自旋诱导的轴子-电子相互作用下，电子从第一能级被激发到第二能级。通过将适当选择的光子能量进一步辐射到适当选择的第三能级来激发该电子，可以确认存在这样的电子，该第三能级也是空的，并且处于更高的激发能。从观察到它随后的去激发，我们可以推断出轴子的存在。该系统处于磁场中，以便可以适当地调节所涉及的能量。由于轴子被原子吸收，所以截面呈现共振行为。利用由Borexino实验得到的极限所指示的轴子-电子耦合，对于各种原子靶已经得到了合理的轴子吸收率。
2022-12-07 hep-ph
Comment on "Search for an axion-induced oscillating electric dipole moment for electrons using atomic magnetometers"
在最近的工作arXiv：1809.02446中，作者提出了一种利用原子磁强计测量电子振荡电偶极矩（eOEDM）的新方法。这种电火花加工是由电子磁偶极矩、电场和轴子场之间的相互作用引起的。根据[Hill，PRD 91，111702（2015）]，结果对轴子-光子耦合敏感。在这里，我们想描述的是，根据[Alexander and Sims，PRD 98，015011（2018）]，相同的实验方法也可以对轴子-电子耦合敏感。在本文中，我们将展示相应的灵敏度图，并与其他约束进行比较。
2019-04-23 hep-ph nucl-ex
Atomic and molecular transitions induced by axions via oscillating nuclear moments
标准模型的粒子与轴子暗物质场的相互作用可以产生振荡的核电偶极矩（EDM）、振荡的核希夫矩和振荡的核磁四极矩（MQMs），其频率对应于轴子的康普顿频率。在原子或分子内，振荡的EDM、Schiff矩或MQM可以驱动原子或分子状态之间的跃迁。激发事件可以例如经由随后的荧光或光电离来检测。在这里，我们计算这种转变的速率。如果原子核具有八极形变或四极形变，则由Schiff矩和MQM引起的跃迁速率可达每年每个分子的$10^{-16}$跃迁。此外，MQM诱导的跃迁可以是M2型的，这对于消除背景噪声是有用的，因为对于光子抑制了M2型跃迁。
2020-01-01 hep-ph physics.atom-ph
Probing Cosmic Axions through Resonant Emission and Absorption in Atomic Systems with Superradiance
$μ$ eV质量轴子是冷暗物质最有希望的候选者之一，并且仍然是通过Peccei-Quinn机制解决量子色动力学（QCD）CP问题的一个很好的动机。本文提出了一种通过超辐射原子系统的共振发射$|{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ γ^{\prime}_{} + a$（或吸收$a + |{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ γ^{\prime}_{}$）探测银河系暗物质轴子的新方法，其中$|{\rm e}\rangle$和$|{\rm g}\rangle$分别代表原子的激发态和基态能级.本文还提出了一种类似的方法，通过$|{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ a$（或$a + |{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ$）来探测轴-电子耦合。在无背景环境下的标称实验装置中，典型的QCD轴子模型的大部分参数空间可以被仲氢分子或镱原子所覆盖。然而，在一个现实的实验设置的背景仍然是一个主要的问题，需要解决在未来的研究。为了获得更大的信噪比，可能需要搜索更好的原子或分子候选物。
2019-08-15 hep-ph physics.atom-ph
Atomic Form Factors and Inverse Primakoff Scattering of Axion
我们重新研究了轴子的逆Primakoff散射，其散射截面依赖于靶原子中电子的分布。我们评估它使用的形状因子计算的相对论性Hartree-Fock波函数，并将其与以前的结果与那些基于屏蔽库仑势的静电场在原子中。我们以氙为例的目标原子和散射截面被高估了一个数量级以上的$\lesssim O(10)$ keV能量的轴子，像太阳轴子。它也被发现，非弹性散射过程中，其中的最终状态包含一个激发或电离的原子，可以是可比的，甚至是占主导地位时，动量转移的大小是$\lesssim 1$ keV。另一方面，对于更有活力的轴子，总散射截面被发现是很好地近似由一个简单的表达式，并有很小的依赖于原子结构。作为这一结果的应用，我们考虑了能量为10-100 MeV的超新星轴子，并表明在未来的中微子实验中，来自附近超新星的轴子将发生$O(1)$逆Primakoff事件，这可能需要对这一过程的搜索策略进行更详细的研究。
2021-02-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Calculated event rates for Axion Detection via Atomic and Nuclear Processes
研究了通过观测轴子诱发的核跃迁和原子跃迁来探测5.5 MeV和14.4 keV太阳轴子的可能性。自旋轨道伙伴之间的核跃迁的存在可以通过随后的伽马射线发射的去激发来证明。跃迁率也可以在原子核辐射轴子吸收的背景下进行研究。在现有的轴子模型预测的轴子-夸克耦合的背景下获得的基本相互作用。然后利用现有的合理模型将这些耦合转换到核子水平，从而得到有效的跃迁算符。使用这些算子，我们计算所需的核矩阵元素采用核壳模型的背景下获得的波函数。利用这些成分，我们讨论了实验观测轴子诱发核γ射线的可能性。在第二部分中，我们将研究轴子诱导的X射线产生（轴子光子转换）或从深束缚电子轨道电离。在这种情况下，轴子电子耦合是由现有的轴子模型预测，不需要重整化。实验信号是观察到直接产生的电子和/或硬X射线和俄歇电子的发射，随后是最终原子的去激发。对用多吨级碘化钠探测器探测太阳轴子的实验可行性进行了讨论。
2021-12-10 hep-ph
Stronger constraints on axion from measuring the Casimir interaction by means of dynamic atomic force microscope
我们计算的额外的力，由于两个轴子交换作用在球盘几何形状，用于实验测量的Casimir力的梯度。利用这个结果，在轴子质量从0.03mV到1 eV的宽范围内，得到了轴子和类轴子粒子与质子和中子的赝标耦合常数的较强约束.在用动态原子力显微镜进行的Au-Au、Au-Ni和Ni-Ni界面实验中，Au-Au试体实验取得了较大的改进。在这里，所获得的约束比先前已知的约束更强，高达170倍。最大的强化为轴子质量0.3eV。
2014-03-06 hep-ph quant-ph
Searching for axion-like particles through CMB birefringence from string-wall networks
类轴子粒子（ALP）可以形成宇宙弦和畴壁的网络，这些网络在复合后存活，并导致宇宙微波背景（CMB）的各向异性双折射。除了研究宇宙弦，我们澄清和强调ALP场域壁的形成如何影响宇宙双折射信号，这些观测提供了一种独特的方式探测ALP的范围内的质量$3H_0 \lesssim m_a \lesssim 3H_{\rm cmb}$。使用测量CMB双折射从几个望远镜，我们没有发现轴缺陷引起的各向异性双折射的CMB的证据。我们提取的模型参数，包括ALP质量$m_a$，ALP-光子耦合$\mathcal{A} \propto g_{aγγ} f_a$，域壁数$N_{\rm dw}$，和参数表征的弦壁网络中的缺陷的丰度和大小的约束。考虑到最近的证据，各向同性CMB双折射，我们发现很难适应这与非检测各向异性双折射的假设下，信号是由ALP缺陷网络产生的。
2022-08-17 astro-ph.CO hep-ph
New generation low-energy probes for ultralight axion and scalar dark matter
我们提出了一个简要的概述，新一代的高精度实验室和天体物理测量，以寻找超轻（亚电子伏）轴子，轴子类赝标量和标量暗物质，形成一个相干凝聚或拓扑缺陷（孤子）。在这些新的探测方法中，所寻求的效应在暗物质和普通物质之间的相互作用常数中是线性的，这与传统的暗物质搜索形成鲜明对比，在传统的搜索中，所寻求的效应在潜在的相互作用常数（非常小）中是二次或更高阶的。
2015-06-28 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Solar axion flux from the axion-electron coupling
在非强子轴子模型中，轴子与电子在树能级上耦合，太阳轴子通量完全由ABC反应（原子复合和去激发，韧致辐射和康普顿）控制。本文利用轴子和光子发射截面之间的关系，从现有的单色光子辐射不透明度（OP，LEDCOP和OPAS）库中计算ABC通量。由于原子复合（自由束缚电子跃迁）和去激发（束缚-束缚），这些结果比以前的估计值大约30%，而以前没有考虑到这一点。
2013-10-02 hep-ph
Oscillating nuclear electric dipole moment induced by axion dark matter produces atomic and molecular EDM
根据希夫定理，中性原子中的原子核电偶极矩（EDM）被电子完全屏蔽。这使得静态的核电偶极矩（EDM）不可观测。与轴子暗物质场的相互作用产生以频率$ω= m_a c^2/\hbar$振荡的核EDM $d=d_0 \cos (ωt)$。此EDM生成与$ω^2$成比例的原子EDM。这种效应在分子中强烈增强，因为原子核移动缓慢，并且不像电子那样产生振荡核EDM的有效屏蔽。一个额外的强增强是由于旋转分子能级之间的能量间隔很小。最后，如果核EDM振荡频率与分子跃迁共振，则可能存在显著的共振增强。
2019-10-24 hep-ph quant-ph
Searching for axion forces with spin precession in atoms and molecules
本研究提出将原子和分子作为轴子介导的单极-偶极力的量子传感器，论证了原子/分子束电子自旋进动实验的适配性，给出以ACME III为原型的探测策略并探讨了其他实现方案。
2024-08-29 hep-ph physics.atom-ph
Nuclear spin-dependent interactions: Searches for WIMP, Axion and Topological Defect Dark Matter, and Tests of Fundamental Symmetries
我们计算质子和中子的自旋贡献的核使用半经验的方法，以及一种新的混合\emph{ab initio} /半经验的方法，解释实验数据。我们表明，核心极化修正\emph{ab initio}核壳模型计算一般减少质子和中子自旋期望值的差异，从不同的计算。我们推导出约束的自旋相关的P，T-违反相互作用的束缚质子与核子，这对于一定范围内的交换赝标玻色子质量提高了几个数量级的最严格的实验室限制。我们得出的CPT和洛伦兹不变性违反参数$|\tilde{b}_{\perp}^p| < 7.6 \times 10^{-33}$ GeV，这提高了最严格的现有限制的一个因素8，并证明灵敏度的参数$\tilde{d}_{\perp}^p$和$\tilde{g}_{ D\perp}^p$的水平$\sim 10^{-29} - 10^{-28}$ GeV，这是一个数量级的改进相比，相应的现有的灵敏度。我们扩展以前的分析核的顶点矩数据Cs获得新的限制其他几个CPT和洛伦兹不变性违反参数：$\left|b_0^p \right| < 7 \times 10^{-8}$ GeV，$\left|d_{00}^p \right| < 8 \times 10^{-8}$，$\left|b_0^n \right| < 3 \times 10^{-7}$ GeV和$\left|d_{00}^n \right| < 3 \tim…
2015-01-22 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
QCD Axion Dark Matter with a Small Decay Constant
QCD轴子是一个很好的暗物质候选者。观测到的暗物质丰度可能是由未对准或缺陷机制引起的，这通常需要一个轴子衰变常数$f_a \sim \mathcal{O}(10^{11})$ GeV（或更高）。我们介绍了一个新的宇宙学起源的轴子暗物质，参数共振的Peccei-Quinn对称性破缺场的振荡，这需要$f_a \sim (10^8 -10^{11})$ GeV。在大尺度结构中，轴子的温度可能足以偏离冷的暗物质。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining axion-like dark matter with a radio-frequency atomic magnetometer
University of Crete（克里特大学）；ENSSAT, Université de Rennes（雷恩大学ENSSAT学院）；Zhejiang University of Science and Technology（浙江科技大学）
利用射频原子磁力计在宽频带内搜索轴子类粒子与物质的相互作用，发现暗物质轴子与质子、中子和电子耦合的上限，扩展了对轴子-费米子相互作用的搜索范围。
2026-03-29 hep-ph physics.atom-ph
Searching for axion stars and Q-balls with a terrestrial magnetometer network
光（伪）标量场是宇宙中最有希望成为暗物质的候选者。在早期宇宙的某些初始条件下和/或某些类型的自相互作用下，它们可以形成致密的暗物质物体，如轴子星或Q球。可利用原子磁力计全球网络搜索与这类物体的直接接触。结果表明，对于一个范围内的质量和半径不排除现有的观测，地球遇到率与轴子星或Q-球可以足够高（至少每年一次）的检测。此外，它表明，一个全球性的原子磁力计网络是足够敏感的赝标量耦合到原子自旋，使过境通过轴子星或Q-球可以检测到在广泛的范围内的未探索的参数空间。
2017-10-23 astro-ph.IM hep-ph physics.atom-ph
Improved limits on axion-like-particle-mediated P,T-violating interactions between electrons and nucleons from electric dipole moments of atoms and molecules
在存在P，T破坏相互作用的情况下，原子和分子中电子与核子之间的类轴子交换会引起原子和分子的电偶极矩。我们使用相对论Hartree-Fock-Dirac方法计算了这种轴子交换诱导的原子EDM，包括电子芯极化（RPA）校正。我们提出了分析估计来解释这些诱导原子EDM的依赖性的轴子质量和原子参数。从原子和分子的EDMs（包括$^{133}$ Cs，$^{205}$ Tl，$^{129}$ β，$^{199}$ Hg，$^{171}$ Yb $^{19}$ F，$^{180}$ Hf $^{19}$ F $^+$和$^{232}$ Th $^{16}$ O）的实验边界出发，我们约束了由一般的任意质量的类轴子粒子介导的P，T破坏的标量-赝标核子-电子和电子-电子相互作用.我们的限制改善现有的实验室界限从其他实验的许多数量级的$m_a \gtrsim 10^{-2}~\textrm{eV}$。我们还将限制CP违反某些类型的弛豫模型。
2020-09-18 hep-ph physics.atom-ph
Interference-assisted resonant detection of axions
量子色动力学轴子和其他轴子类粒子在光穿透墙（LSW）实验中的检测方案是基于这些粒子在磁场中转化为光子。另一种方案可能涉及通过共振轴子吸收引起的共振原子或分子跃迁进行检测。在这个过程中得到的信号是二阶的轴子-电子相互作用常数，但可能成为一阶，如果我们允许的轴子引起的过渡振幅和产生轴子的电磁辐射引起的过渡振幅之间的干扰。
2018-04-07 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
More Axions from Strings
我们研究的贡献，QCD轴子暗物质丰度，产生的弦缺陷在所谓的标度制度。标度违反的明确证据被发现，最保守的外推强烈建议大量的轴子从字符串。在这一制度中，在QCD标度附近的非线性被证明在确定最终丰度中发挥重要作用。总体结果是，在后暴胀的情况下，QCD轴子质量的下限比未对准的情况下要强得多。
2021-03-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Dark Matter Axions using the Hyperfine Structure Splitting of Hydrogen Atoms
本研究提出利用氢原子超精细分裂与暗物质QCD轴子偏好质量接近的特性，通过弱塞曼磁场调能隙诱导轴子相关原子跃迁，并用Stern–Gerlach装置等探测，为暗物质轴子探测提供了可参考氢脉泽的新方案。
2023-06-17 hep-ex hep-ph physics.atm-clus
New constraints on axion-mediated P,T-violating interaction from electric dipole moments of diamagnetic atoms
类轴子粒子在原子电子和原子核之间的交换可以引起原子和分子的电偶极矩。这种相互作用是由一个宇称和时间反演不变性破坏势来描述的，它依赖于标量$g^s$和赝标量$g^p$耦合常数的乘积。我们考虑这些常数的特定组合，$g_e^s g_N^p$，这给了显着的贡献的反磁性原子的EDM的相互作用。在本文中，我们计算了这些贡献的EDM $^{199}$ Hg，$^{129}$ Hg，$^{211}$ Rn和$^{225}$ Ra在较宽的轴子质量范围。比较这些结果与最近的实验EDM测量，我们把新的限制$g_e^s g_N^p$。最严格的原子EDM限制来自$^{199}$ Hg，并改进了其他实验中超过$10^{-2}$ eV的轴子质量的现有实验室限制。
2018-09-13 hep-ph physics.atom-ph
Generation of axions and axion-like particles through mass parametric resonance induced by scalar perturbations in the early universe
本研究提出通过早期宇宙中标量扰动诱导的质量参数共振机制生成轴子和轴子类粒子，并展示其不稳定性及对宇宙扰动的影响。
2025-11-24 astro-ph.CO hep-ph
Axion field and the quark nugget's formation at the QCD phase transition
我们研究了一个可测试的暗物质（DM）模型以外的标准WIMP范式中，观察到的可见光和暗物质密度的比例$Ω_{\rm dark} \simeq Ω_{\rm visible}$发现其自然的解释，作为其共同的QCD起源的结果时，这两种类型的物质（DM和可见光）形成在QCD相变，都是成比例的$Λ_{\rm QCD}$。我们提出了一种新的理论范式，即在$\cal{CP}$奇轴子场$a(x)$存在的情况下，“重子生成”实际上是一个电荷分离过程，而不是传统的“重子生成”机制.在这种情况下，宇宙的整体重子数保持为零，而未观测到的反重子荷以重块的形式隐藏，类似于Witten的奇异性，并危及宇宙的DM。我们认为，由于相变中拓扑缺陷形成的Kibble-Zurek机制，在QCD相变中不可避免地会产生块金。在我们的方案中，相关的拓扑缺陷是由$N_{\rm DW}=1$轴子畴壁构成的封闭气泡。一般来说，这些气泡会吸积重子（或反重子）电荷，最终形成携带巨大重子（反重子）电荷的金块和反金块。该模型的主要结果，$Ω_{\rm dark} \approx Ω_{\rm visible}$是不敏感的轴子质量，可以假设在观测允许的窗口$10^{-6} {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-3}{\rm eV}$内的任何值。我们还估计了重子熵比$η\equiv {n_B}/{n_γ}\si…
2016-08-22 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
The Cosmic Axion Background
目前对宇宙轴子遗迹的搜寻主要依赖于非相对论性的轴子和构成暗物质。然而，在早期宇宙中可以大量产生轻轴子，并在今天保持相对论性，从而构成宇宙$\textit{axion}$背景（C $a$ B）。作为轴子源的典型例子，我们考虑热生产，暗物质衰变，参数共振和拓扑缺陷衰变。每一个都有一个特征频谱，可以在轴子直接探测实验中搜索。我们专注于轴子光子耦合和研究的灵敏度的当前和未来版本的ADMX，HAYSTAC，DMRadio，和ABRACADABRA的C $a$ B，发现在寻找暗物质收集的数据可以被重新利用，以检测轴子能量密度远低于所设定的限制由宇宙的能量预算的测量。通过这种方式，直接探测相对论遗迹提供了一个强大的新机会来了解早期宇宙，并有可能发现轴子。
2022-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Inverse Primakoff Scattering for Axionlike Particle Coupling
本研究发现逆Primakoff过程的新非弹性通道，结合XENONnT与TEXONO实验数据，探测并排除了太阳ALPs在1 eV-10 keV质量区间的新耦合参数空间，指出DM-ALPs衰变区无约束，未来项目可开辟100 eV-1 MeV新观测窗口。
2023-08-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
QCD Axion-Mediated Dark Matter
本文提出衰变常数低于$10^{11}$ GeV的QCD轴子可在标准模型与暗区之间传递相互作用，并通过冻出或冻入机制决定暗物质密度，同时给出可检验的实验目标。
2023-06-05 hep-ph
Quantum Analysis of Rydberg Atom Cavity Detector for Dark Matter Axion Search
对宇宙轴子、光子和里德伯原子在谐振腔中相互作用的动力学系统进行了量子分析。为了准确估计里德伯原子腔探测器对暗物质轴子的探测效率，适当考虑了原子在连续入射光束中的运动。
1998-11-27 hep-ph
Axion-Sterile-Neutrino Dark Matter
用三个右手中微子和一个简单的QCD轴子扇区扩展标准模型可以解释中微子振荡、暗物质和重子不对称性;同时，它解决了强CP问题，稳定了电弱真空，并可以实现临界希格斯暴胀（满足所有当前的观测边界）。我们在这里进行一般分析的暗物质（DM）在这样一个模型，我们称之为$aν$ MSM。虽然关键的希格斯通货膨胀的特点（准）拐点的暴胀子潜力，我们表明，DM不能收到的贡献，从原始黑洞的$aν$ MSM。这导致一个多组分轴子不育中微子DM，并允许我们与轴子参数，如轴子衰变常数，中微子参数。我们包括几个DM生产机制：轴子生产通过错位和衰变的拓扑缺陷，以及无菌中微子生产通过共振和非共振机制，并在最近提出的CPT对称宇宙。
2021-09-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CP-odd interaction of axion with matter
在有轴子的世界里，精确测量引力和在小距离（$λ\sim 1cm$或更小）上检验等效原理，可以提供CP对称性的额外检验。利用手征方法，将夸克色电偶极矩的CP-奇轴子-核子顶点强度与CP-奇π子-核子耦合联系起来，作为CP破坏的低能源。来自原子电偶极矩的CP奇耦合$g_{πNN}$的强限制表明，引力实验距离探测轴子介导力所需的灵敏度水平有六个数量级之遥。
1997-07-23 hep-ph
Non-equilibrium Quantum Field Theory and Axion Electrodynamics in curved spacetimes
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）
本研究通过非平衡量子场论和弯曲时空中的量子场论方法，探讨轴子在宇宙学中的产生、拓扑缺陷以及与标准模型粒子的相互作用。
2025-12-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Axion Strings with Adaptive Mesh Refinement
轴子是一种假想的粒子，可以解释观测到的暗物质（DM）密度和未观测到的中子电偶极矩。越来越多的轴子实验室研究正在世界范围内进行，但这些努力是困难的事实，轴子质量在很大程度上是不受约束的。如果轴子是在暴胀后产生的，那么就会有一个独特的质量，从而导致观测到的DM丰度;由于非线性和被称为弦的拓扑缺陷，精确计算这个质量在过去四十年里一直是一个挑战。最近的工作，利用大型静态晶格模拟，导致了很大程度上不同的预测轴子质量，跨越范围从25微电子伏特到超过500微电子伏特。在这项工作中，我们表明，自适应网格细化（AMR）模拟更适合轴子宇宙学比以前使用的静态晶格模拟，因为只有弦核心需要高的空间分辨率。使用专用AMR模拟，我们获得了超过三个数量级的飞跃动态范围，并提供证据表明，轴子弦辐射的能量与标度不变的频谱，在$\sim$ 5%的精度，导致在（40,180）微电子伏特范围内的质量预测。
2021-08-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Dark Matter Detection with Cold Molecules
目前的技术不能检测到轴子暗物质的大部分参数空间，特别是在理论上动机良好的区域，轴子衰变常数f_a位于附近的大统一理论和普朗克尺度。我们提出了一种新的实验方法来寻找该区域的QCD轴子暗物质。当轴子场是暗物质的一个组成部分时，它的振荡频率等于它的质量。这些振荡诱导时变CP奇核矩，如电偶极子和希夫矩。内部原子场和这些核矩之间的耦合引起原子能级的时变位移。这些效应可以通过使用具有大的希夫矩的元素（例如轻锕系元素）和具有大的自发宇称破坏的状态（例如背景电场中的分子）来增强。这种分子的能级位移可以是~ 10^-24 eV或更大。虽然具有挑战性，但这种能量转移可以在目前正在开发的技术的分子时钟配置中观察到。这种能量偏移的可检测性由于它是一种时变偏移而增强，其振荡频率由基础物理学设定，因此与实验的细节无关。这个信号在亚MHz范围内最容易观察到，当f_a> 10^16 GeV，甚至可能低至10^15 GeV时，就可以检测到。在这样的实验中的发现不仅会揭示暗物质的本质，并证实轴子是强CP问题的解决方案，它还将提供最高能量尺度的物理学一瞥，远远超出了在实验室中可以直接探测的范围。
2011-09-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on Axion Dark Matter by Spin-Dependent Macroscopic Force
本文提出利用轴子-电子弹性散射产生的有效磁场，通过高灵敏度原子磁强计探测轴子暗物质，在低质量区将电子-轴子耦合上限提高两个数量级，并可探测暗物质局域结构。
2025-07-23 hep-ph
CPT-Violating Leptogenesis induced by Gravitational Defects
我们探讨了在引力背景下中微子的传播引起的轻生，这可能发生在弦论中。第一个背景是由于在弦的四个非紧时空维度中的线性介子和相关的Kalb-Ramond场（轴子），并且可以在局部有效拉格朗日量的框架内描述。轴子在爱因斯坦坐标系的时间坐标中是线性的，并产生一个恒定的扭转，通过引力协变导数与费米子自旋耦合。这导致了费米子和反费米子不同的能量-动量色散关系，从而导致了轻子生成。接下来的两个背景超出了局部有效拉格朗日框架。一个是随机（违反洛伦兹）芬斯勒度规，再次导致费米子和反费米子之间的不同色散关系。第三个主要的背景是弦/膜理论（D 0膜）中可能遇到的随机波动的点状时空缺陷。由于电荷守恒，只有中性物质与这些缺陷发生非平凡的相互作用。因此，这样的背景在标准模型的激发中挑出中微子，作为主要与缺陷相互作用的中微子。由于缺陷与中性物质的相互作用，它们在时空上的反作用导致了随机的类芬斯勒度规（类似于我们的第二个背景）。平均而言，D 0膜缺陷的随机涨落保持洛伦兹对称性，但它们的方差是非零的。有趣的是，一旦把D膜与物质散射的运动学效应考虑进去，在第三种背景中，粒子/反粒子的不对称性自然会有利于物质而不是反物质。
2012-11-05 gr-qc hep-ph
The Axion-Higgs Portal
本文研究满足平移对称性的六维算符轴子-希格斯门户的现象学，对比多领域约束，推导其作为暗物质候选的参数空间，并与无导数标量希格斯门户的相关结果做参照。
2022-07-12 hep-ph
Formation of Topological Defects with Explicit Symmetry Breaking
我们证明了一种新的机制，在一阶相变的理论中，在小的显式对称性破缺项的存在下，拓扑缺陷的形成。我们对2+1维中U（1）整体对称性自发破缺的场论中两个气泡的碰撞进行了数值模拟。在气泡壁的聚结区域中，场振荡导致大量缺陷（例如，十个涡旋和反涡旋）中的聚结部分的衰减。我们讨论了我们的结果在早期宇宙中的轴子弦，在夸克-胶子等离子体重子形成，和电场或磁场的影响。
1995-09-13 cond-mat hep-ph hep-th
