Neutrino mixing angle and neutrino oscillation in ALPs matter
轴子和类轴子粒子（ALP）是暗物质最受欢迎的候选者之一。轴子也被认为是对μ介子g-2的新物理贡献。在前人研究的基础上，我们考虑了中微子与类轴子粒子的相互作用，并首次导出了由类轴子粒子介导的中微子与类轴子粒子相互作用的中微子振荡几率。导出了相应的有效混合角。
2023-02-10 hep-ph
The Low-Energy Effective Theory of Axions and ALPs
轴子和类轴子粒子（axion-like particles，ALP）是标准模型高能扩展的低能产物，它们通过被新物理领域质量尺度$Λ$抑制的高维算符与已知粒子相互作用。从最一般的5维相互作用开始，我们详细讨论了ALP耦合从新物理尺度到电弱对称性破缺尺度及以下能量的演化。我们推导出相关的异常尺寸在两个回路的顺序规范耦合和一个回路的顺序汤川相互作用，仔细考虑的治疗涉及ALP耦合到希格斯电流的冗余运营商。我们占一个循环（和部分两个循环）匹配的贡献在弱规模，特别是包括风味变化的影响。详细讨论了有效拉格朗日量的不同等价形式之间的关系。我们还构造了ALP与光子和轻赝标介子相互作用的有效手征拉格朗日量，指出了与QCD轴子的相应拉格朗日量的重要区别。
2021-04-26 hep-ph hep-th
Axion-like Particles from String Compactifications
我们回顾了类轴子粒子（ALP）如何自然地出现在低能量有效场论的弦紧化。我们专注于研究它们的质谱和耦合，强调它们依赖于用于固定模量的机制。我们提出了具体的例子，无论是开放或封闭的弦模式的行为QCD轴子不过度产生冷暗物质。相对论性ALP也可以通过驱动再加热的最轻模量的衰减来产生。这些ALP有助于暗辐射，可以通过天体物理磁场中的轴子-光子转换来检测。
2013-09-26 hep-ph hep-th
Light axion-like dark matter must be present during inflation
类轴子粒子（ALP）可能构成所观察到的冷暗物质（CDM）的全部。ALP的参数空间取决于粒子$m$的质量和膨胀$H_I$的能量尺度，后者受未探测到原始引力波的约束。我们发现，HI上的约束意味着存在的质量尺度$m_χ= 10 {\rm \,neV} ÷ 0.5 {\rm \,peV}$，取决于ALP的敏感性$χ$，这样的能量密度的ALP的质量小于$m_χ$是太低，以解释目前的CDM预算，如果ALP字段已起源结束后的通货膨胀。这个界限影响了超轻轴子（ULA），它最近作为CDM候选者重新流行起来。光（$m < m_χ$）的ALP可以是CDM候选人，只有当ALP领域已经起源于暴胀期间，在这种情况下，参数空间的限制由非检测轴子等曲率波动。我们评论的影响，这些界限从额外的物理超出了标准模型，除了ALP。
2018-11-01 astro-ph.CO hep-ph
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
Axion production from primordial magnetic fields
原初磁场产生的类轴子粒子（axionlike particles，ALP）对宇宙学有重要影响。我们讨论了在原始磁场存在下碱性磷酸酶的产生。我们发现一个区域的ALP质量和光子耦合实现了所观察到的性质的暗物质与适当的初始条件的磁场。根据最近对来自星系团的3.5千电子伏谱线的研究，这一区域可能是有趣的。对于一个小的轴子质量，先前允许的参数空间的区域被排除在生产过剩的ALP作为一个热/暖暗物质组件。由于碱性磷酸酶的丰度强烈依赖于原始磁场的初始条件，我们的研究结果提供了影响的情况下，磁。
2017-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Linking axionlike dark matter to neutrino masses
为了解释暗物质之谜，我们提出了一个通过最小逆跷跷板机制将类轴子粒子（ALP）与中微子质量联系起来的框架。具体来说，我们探讨三个最小的ISS的情况下，质量尺度是通过重力引起的运营商涉及一个标量场托管ALP。在所有这些情况下，我们发现重力稳定的模型提供所观察到的DM遗物密度，同时，符合中微子和ALP的现象。值得注意的是，在国际空间站的一个案例中，DM可以由ALP和无菌中微子组成。此外，其他考虑ISS的情况下，有ALP的参数内的区域进行探索，提出的ALP实验。
2017-12-22 hep-ph
Audible Axions with a Booster: Stochastic Gravitational Waves from Rotating ALPs
引力波提供了一种新的方法来探测与暗光子场耦合的轴子或类轴子粒子，即使在没有与标准模型粒子耦合的情况下。然而，在传统的错位机制中，产生可观测的随机引力波背景需要大的轴子衰变常数。在这里，我们调查的引力波信号内产生的动力失调的情况下，假设轴子有一个大的初始速度。它的动能提供了一个足够高的能量预算，以产生一个可检测的引力波信号，也在较低的衰减常数值。我们得到了相应的引力波信号的解析估计和数值模拟，并评估了它在当前和未来的引力波观测站的可探测性。我们进一步给出了模型参数空间上相应的投影约束，以及暗光子或轴子构成暗物质的参数区域，或者宇宙的重子不对称性通过轴生机制产生的参数区域。最后，我们计算GW生产的旋转轴子，这是很难观察到的实验碎裂。
2022-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Axions and Axion-like particles: collider searches
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文系统综述了对撞机搜寻类轴子粒子的唯象学，介绍其理论来源、有效场论描述、主要产生衰变道及间接探测方法，为初学者提供入门参考。
2026-10-28 hep-ph
Free Streaming Length of Axion-Like Particle After Oscillon/ I-ball Decays
类轴子粒子（ALP）是由弦论预言的赝标玻色子。由于ALPs具有比二次型更浅的势，导致了不稳定性，并能形成孤子/I-ball。虽然对于某些类型的势，介子的寿命可以很长，但它们最终会衰变到现在。我们利用数值格子模拟研究了声子的衰变过程，并计算了声子衰变产生的ALP的平均动量。研究发现，如果在早期宇宙中的光子衰变，ALP的自由流长度变得太长，无法解释小尺度观测的物质功率谱。我们发现，具有长寿命的介子可以改变小尺度上的密度波动，这导致严格的约束ALP质量和介子寿命。
2021-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Galaxy Cluster Thermal X-Ray Spectra Constrain Axion-Like Particles
类轴子粒子（ALP）和光子在磁场存在下相互转换。在keV能量的环境中的星系团，转换概率可以成为未抑制的轻ALP。将热X射线光子转换为ALP可以在星系团热韧致辐射谱中引入台阶状特征，我们认为现有的星系团X射线数据应该足以将低质量区$m_a \lesssim 1 \times 10^{-12}\,{\rm eV}$中ALP的边界扩展到$M \sim 7\times 10^{11}\, {\rm GeV}$，对于$10^{11}\, {\rm GeV} < M \lesssim 10^{12}$ GeV的光ALP，产生了有趣的和独特的观测特征，可以通过现有的和即将到来的X射线来探测（和潜在的X射线偏振）观测星系团。
2015-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Ultralight Particle Dark Matter
我们回顾了超轻粒子在标准模型之外的弱耦合物理情况，特别是轴子和类轴子粒子（ALP）：（i）强CP问题的轴子解及其在标准模型的合理扩展中的嵌入;（ii）宇宙中冷暗物质由轴子和类轴子粒子组成的可能性;（iii）ALP对TeV光子的宇宙异常透明性的解释;（iv）轴子或ALP对白矮星的异常能量损失的解释。此外，我们提出了一个正在进行的和不久的将来的实验室实验，寻找轴子和ALP：haloscopes，helioscopes，和光照射通过一个墙实验的概述。
2013-10-04 astro-ph.CO hep-ph
Axion-like ALPs
本文通过强制施加真正的类轴子性质，构建了更具约束性的ALP有效场论，为在 collider 和低能实验中寻找ALP提供了理想的基准场景。
2023-03-10 hep-ph
Axion-like particle dark matter in the linear regime of structure formation
如果类轴子粒子（axion-like particles，ALP）是暗物质（dark matter，DM）的主要组成部分，由于其玻色子性质和相对较小的质量，它们在宇宙结构的形成上可能表现出与点状暗物质粒子不同的行为。在研究构造形成时，通常将DM视为具有给定密度和给定速度的特殊流体。ALP流体与点状无碰撞DM流体服从相同的连续性方程，但具有不同的一阶速度方程。在结构形成的线性区域中，所得到的观测差异对于QCD轴子是可以忽略的，但对于非常轻的ALP可能是有趣的。
2017-01-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on axionic fuzzy dark matter from light bending and Shapiro time delay
质量为$m_a\in (10^{-21}\rm{eV}-10^{-22}\rm{eV})$且具有轴子衰变常数$f_a\sim 10^{17}\rm{GeV}$的超轻类轴子粒子（ALP）可以作为模糊暗物质（FDM）的候选者。如果像地球和太阳这样的天体沉浸在低质量的轴子FDM势中，并且如果ALP与核子耦合，则轴子场的相干振荡会导致天体外部的长距离轴子头发。轴子介导的Yukawa型第五力的作用范围由地球与太阳之间的距离决定，从而确定了轴子质量的上界为$m_a\lesssim10^{-18}\rm{eV}$ .地球和太阳之间的长程轴子汤川势改变了它们之间的引力势，并对光弯曲和Shapiro时间延迟有贡献。从这些实验的观测不确定性，我们把一个上限的轴子衰变常数为$f_a\lesssim 9.85\times 10^{6}\rm{GeV}$，这是更强的边界得到的夏皮罗时间延迟。这意味着如果ALP是FDM，那么它们不与核子偶联。
2021-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Supernova Muons: New Constraints on Z' Bosons, Axions, and ALPs
超新星中产生的新的轻粒子会导致额外的能量损失，从而导致中微子产生的不足，这与超新星1987 A（SN 1987 A）观测到的中微子相冲突。与大多数以前的SN 1987 A研究相反，我们研究了$Z'$玻色子，轴子和类轴子粒子（ALP）与SN 1987 A中产生的μ子相互作用的影响。对于第一次，我们发现一般的$Z'$玻色子耦合到μ子的限制，并将我们的结果应用到粒子模型，包括规范的$L_μ-L_τ$数，$U(1)_{L_μ-L_τ}$，规范的$B-L$数，$U(1)_{B-L}$。在$Z'$ -μ子耦合中，我们将$Z'$玻色子的质量限制在250-500 MeV，并降低到$10^{-9}$。我们还通过研究环路级相互作用的重要性，以及在更广泛的轴子质量范围内进行计算，扩展了以前的工作。我们约束介子耦合轴子从任意低的质量高达约200-500兆电子伏，与边界延伸到大约$10^{-8}$ GeV $^{-1}$的轴子-介子耦合。我们的结论是，超新星广泛地提供了一个新的轻耦合粒子与μ子相互作用的灵敏探针。
2020-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Constraining axionlike particles using the distance-duality relation
在观测宇宙学中使用的一个基本结果是距离对偶关系（DDR），它将光度距离$D_L$与角直径距离$D_A$联系起来，在给定的红移$z$。我们采用观察到的限制，这种关系来约束轴子类粒子（ALP）与光子的耦合。通过我们在标准$Λ$ CDM宇宙中详细的$3D$ ALP光子混合模拟和Holand \& Barros（2016）中观察到的最新DDR限制，我们限制了质量为$\le 10^{-15}$ eV的ALP的耦合常数$g_ϕ\le 6 \times 10^{-13} GeV^{-1}\left(\frac{nG}{\langle B \rangle_{\rm Mpc}}\right)$。DDR观测结果可以对未来的ALP混合提供非常严格的约束。DDR中的任何偏差也可以常规地解释为光子衰减为轴子，反之亦然。
2016-12-31 astro-ph.CO hep-ph
Improving Statistical Sensitivity of X-ray Searches for Axion-Like Particles
对星系团中或星系团后明亮活动星系核的X射线观测提供了独特的能力来约束类轴子粒子（ALP）。现有的分析技术依赖于整体拟合优度的测量。我们开发了一种新的分析方法，提高了统计的敏感性ALP光子振荡隔离的特性引起的ALP的准正弦调制。这涉及分析波长空间中的残差，从而使傅立叶结构变得明显，以及机器学习方法。对于具有微量热仪分辨率的望远镜，模拟表明，与以前的方法相比，这些方法对ALP的灵敏度增加了两倍。
2018-08-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The ALPs from the Top: Searching for long lived axion-like particles from exotic top decays
我们提出了一个搜索长寿命的类轴子粒子（ALP）在异国情调的顶部衰变。风味违反ALP出现作为各种新的物理场景，如t通道暗区或Froggatt-Nielsen模型的低能量有效的理论。在这种情况下，顶夸克可能衰变为ALP和上夸克或粲夸克。对于在几个GeV范围内的群众，ALP是长期生活在大多数可行的参数空间，建议专门的搜索。我们建议在$t\bar{t}$事件中寻找这些长寿的ALP，使用一个顶夸克作为触发。我们研究了强子量热计中的ALP衰变，指出电磁量热计和强子量热计中的能量沉积比以及径迹否决可以有效地抑制标准模型背景.我们提出的搜索可以探测外来的顶部分支比小于$10^{-4}$与保守的策略在即将到来的LHC运行，并可能低于$10^{-7}$水平与更先进的方法。最后，我们还表明，测量单顶生产探针这些分支比在很短和很长的寿命限制在$10^{-3}$水平。
2022-10-20 hep-ph
Axion-like Particle Conversion in the Solar Magnetic Field
该研究探讨太阳磁场中类轴子粒子与光子的转换现象，利用NuSTAR观测数据对ALP-光子耦合施加严格约束。
2025-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Searching for Axion-Like Particles with X-ray Polarimeters
X射线望远镜是寻找新的基础物理学的一种特殊工具。特别是，X射线观测已经在光子和类轴子粒子（ALP）之间的相互作用上设定了世界领先的界限。ALP是一种由弦论模型激发的假想的新超轻粒子。它们还可以充当暗物质和暗能量，并为强CP问题提供解决方案。在背景磁场中，ALP和光子可以相互转换。这将导致能量依赖调制的通量和偏振的点源的光谱照射通过大磁场。下一代偏振X射线望远镜将为ALP提供新的探测可能性。在这里，我们提出的技术和投影边界搜索ALP与X射线偏振。我们表明，即将到来的X射线偏振测量任务有可能把世界领先的边界上的阿尔卑斯山。
2018-04-10 astro-ph.HE hep-ph
Heavy Axions Can Disrupt $γ$-ray Bursts
本研究探究重类轴子粒子（ALPs）对γ射线暴（GRB）火球的扰乱作用，通过将ALP相互作用加入GRB火球模型，利用明亮GRB观测对200 MeV-5 GeV质量范围的ALP-光子耦合给出了低至约4×10^-12 GeV^-1的强约束。
2025-01-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-like particles: possible hints and constraints from the high-energy Universe
高能宇宙可能是寻找新的轻玻色子如轴子粒子（ALP）的伟大实验室。宇宙源确实是涉及强磁场和/或非常长的基线的暴力现象的场景，其中光子与ALP的混合效应可能导致可观察到的效应。有两个例子是这一事实的原型，即宇宙对伽马射线的不透明性和高能源能谱中的天体物理磁湍流的印记。在第一种情况下，可以提出ALP存在的提示，而第二种则用于限制ALP质量和与光子的耦合。
2013-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Photophobic ALP
我们探讨了一个类轴子粒子（ALP），轴子的耦合光子最大限度地抑制没有微调的基本参数的模型和现象。我们表明，憎水可以是ALP模型的一个自然的UV属性，并确定不可约的耦合憎水ALP的光子引起的违反轴子移位对称性。疏磁轴子的签名是从根本上不同于那些典型的碱性磷酸酶，是特别感兴趣的基于对撞机的实验，其中标准模型摩擦子测量提供了一个显着的探针在更高的质量。各种各样的地面和天体物理测量约束的参数空间的憎水ALP，虽然边界通常是弱得多的典型ALP相比。我们讨论的影响粒子生产弛豫模型的基础上，憎水的ALP，发现他们在温和的紧张局势与现有的实验约束。
2018-09-13 hep-ph
Searching for eV-mass Axion-like Particles with Cross Correlations between Line Intensity and Weak Lensing Maps
我们研究了线强度和弱透镜映射之间的交叉相关性，以寻找类轴子粒子（ALP）。eV质量的ALP的辐射衰变可以有助于在光学和红外波长的宇宙背景辐射。线强度映射是在给定光子频率下测量背景发射的独特手段。如果ALP构成宇宙暗物质的丰度，线强度图可以与星系成像调查中弱引力透镜效应探测的大尺度结构相关。我们开发了一个理论框架来预测交叉相关性。然后，我们探讨了潜在的探测ALP与交叉相关在即将到来的星系成像和光谱调查。假设SPHEREx和Vera Rubin天文台的时空遗产巡天（LSST），我们发现ALP衰变的互相关可以大于天体物理线对应的$\sim3000\, {\rm nm}$波长的ALPs与粒子质量的$m_a\sim1\, \mathrm{eV}$和粒子到两个光子的耦合$g_{aγγ}\sim1\times10^{-11}\, \mathrm{GeV}^{-1}$。我们还预测，交叉相关的零检测可以为eV质量ALP设置$g_{aγγ} \lower.5ex\hbox{$ \; \buildrel < \over \sim \; $} 10^{-11}\, \mathrm{GeV}^{-1}$的$2σ$水平上限，从而将当前约束提高$\sim10$倍。通过Fisher分析对SPHEREx和LSST中ALP参数的预期约束进行了预测，为利用大尺度结构数据寻找ALP衰变提供了指导。
2021-04-30 astro-ph.CO hep-ph
Do direct detection experiments constrain axionlike particles coupled to electrons?
几项实验室实验已经公布了对与电子弱耦合且质量在keV-MeV范围内的轴状粒子（ALP）的限制，前提是此类ALP包含暗物质。我们注意到，ALP辐射衰变成光子，并表明，表面上探测这些实验的参数空间的一个大的子集，寿命的ALP是短于宇宙的年龄。这样的ALP不能一致地构成暗物质，这极大地影响了对GERDA、Edelweiss-III、SuperCDMS和Majorana公布的极限的解释。此外，来自伽马射线和X射线天文学的限制排除了更宽范围的ALP-电子耦合，并取代了目前所有对6 keV至1 MeV质量范围内的暗物质ALP的实验限制。这些结论是相当独立的模型，只有在ALP与其他粒子有额外耦合的理论中，才能避免显著的微调。
2022-02-22 hep-ex hep-ph
Axion Interactions with Domain and Bubble Walls
本研究发现类轴子粒子与相变泡壁、畴壁等一维余维缺陷的相互作用会产生与洛伦兹因子平方成正比的摩擦力，可改变早期宇宙壁的演化及引力波特征，还会生成超相对论性轴子壳暗辐射。
2024-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Searching for axion-like particles with SPHEREx
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）
本文研究利用SPHEREx近红外望远镜通过ALP衰变为双光子的信号探测类轴子粒子，并发现其可在0.5-3 eV质量范围内显著提升对轴子-光子耦合的限制。
2026-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Axiverse Strings
如果QCD轴子解决了强CP问题，那么轻的类轴子粒子（ALP）将在弦论-弦轴宇宙中普遍存在。这种ALP可以是QCD轴子，构成暗物质（DM）或辐射，精华，并导致新的力量。弦ALP也有望产生宇宙学上重要的全局轴子弦的多样性。我们研究了这些轴向宇宙弦的性质，包括模稳定的重要作用，发现弦核提供了不同解压缩的“门户”--确切地说，弦核探索了模空间的大凯勒或复杂结构边界。通常对于全局弦，弦间分离的张力$T_1\sim Λ^2 \log(LΛ)$为$L$，而$Λ$可以很小，为$\ll M_{\rm pl}$。在距离弦很远的地方，有潜在的新特征，涉及标准模型（SM）参数（汤川耦合、规范耦合、质量）的变化和等效原理的违反。
2021-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shock Revival in Core-collapse Supernovae Assisted by Heavy Axion-like Particles
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一类假想的赝标量粒子，它们与普通物质的相互作用很弱。核心坍缩超新星的热等离子体是探索包括ALP在内的标准模型之外的物理学的可能实验室。一旦产生，一些ALP可以被超新星物质吸收并影响能量转移。在这项研究中，我们计算了核心坍缩超新星的ALP发射和超新星动力学的反反应一致。结果表明，当ALP与光子的耦合强度达到g_{ag} ~10^{-9} GeV^{-1}，ALP质量为40-400 MeV时，失速的反弹激波可以复活.大多数模型导致比平均观测到的超新星更高能量的爆炸。虽然这可以用于对这些ALP施加约束，但需要进一步研究跨多个祖细胞的长期模拟，以施加稳健的限制。
2022-02-22 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
Sensitivity to Kaon Decays to ALPs at Fixed Target Experiments
研究固定靶实验对K介子衰变产生的类轴子的敏感性，发现K介子衰变是主导产生机制，通过双光子和双缪子末态可探测ALPs，DUNE实验敏感性具竞争力。
2024-10-14 hep-ex hep-ph
A New Flavor of Searches for Axion-Like Particles
我们提出了新的搜索在变味中性电流（FCNC）过程中产生的轴子样粒子（ALP）。这个提议利用了常被忽视的ALP与W玻色子的耦合，导致即使在没有与费米子直接耦合的情况下也能产生ALP。我们提出的在衰变如$B\rightarrow K^{(*)}a,\,a\rightarrow γγ$和$K\rightarrow πa, \,a\rightarrow γγ$中寻找共振ALP产生的方法可以大大提高ALP与标准模型粒子耦合的电流灵敏度。我们还确定了类似的约束和发现前景看不见的衰变ALP。
2017-03-01 hep-ex hep-ph
Bounds on Axions-Like Particles Shining in the Ultra-Violet
利用哈勃太空望远镜紫外档案数据观测矮椭球星系和星系团，对14.4-22.2 eV质量的类轴子粒子（ALPs）进行限制，推导的ALP-光子耦合限制超越先前结果超一个数量级。
2025-05-29 astro-ph.CO hep-ph
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
On dark radiation from string moduli decay to ALPs
我们研究弦模衰变为类轴子粒子（ALP）的暗辐射（DR）问题。在KKLT型模稳定模型中，模场的类轴子相预计会解耦，而在LVS型模稳定模型中，一些模场可以保持明亮，并可能构成暗辐射。我们评估最小超对称标准模型（MSSM）粒子和暗辐射更一般的紧化模量衰减。尽管在Δ N_{eff}上收紧了误差条，但我们发现由于大量MSSM衰减模式导致DR的模量分支分数受到一定程度的抑制，因此模量-ALP耦合仅受到轻微约束。我们预计，如果与最轻模量场相关的ALP确实是轻的，那么未来对Δ N_{eff}进行更高精度的CMB实验仍可能发现DR的证据。
2022-04-03 astro-ph.CO hep-ph
Audible Axions
探测轴子和类轴子粒子（ALP）的传统方法通常依赖于与光子的耦合。但是，如果这种耦合非常弱，ALP将变得不可见，并有效地从标准模型中解耦。在这里，我们表明，这种不可见的轴子，这是可行的候选人暗物质，可以产生一个随机的引力波背景在早期宇宙。这个信号是在不可见的轴子耦合到暗规范玻色子的模型中产生的，当轴子开始振荡时，暗规范玻色子经历了快子不稳定性。顺便说一句，同样的机制也拓宽了轴子暗物质的可行参数空间。指数增长的规范玻色子模放大的量子涨落是手征引力波的源。对于轴子衰变常数$f \gtrsim 10^{17}$ GeV，该信号可以被脉冲星定时阵列或空间/地面引力波探测器探测到，从而为探测不可见的轴子模型提供了一个新的窗口。
2018-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Potential of the MeerKAT telescope to detect the stimulated decay of axion-like particles
寻找冷暗物质的一个突出方面是寻找轻标量候选者，如轴子样粒子（ALP）。ALP和光子之间的耦合允许ALP自发衰变成成对的光子。先前已经表明，受激ALP衰变率可以在宇宙时间尺度上变得显着。此外，在最近的几项工作中，人们声称ALP可以在引力作用下热化并形成宏观凝聚体。因此，周围的人口（如宇宙微波背景）的光子占用数可以接受密集的ALP块玻色增强和指数增长。对于冷的暗物质ALP，这可能导致从这个过程中产生的无线电发射，并且可以通过即将到来的射电望远镜观察到。在这项工作中，我们调查的可探测性，这样的无线电签名从一些天体物理目标使用的MeerKAT射电望远镜。结果表明，MeerKAT望远镜能够探测ALPs参数空间，其极限达到CAST实验的当前水平和IAO实验的潜在水平，具有弧分可见度锥度。
2022-03-07 astro-ph.HE hep-ph
Importance of axion-like particles for very-high-energy astrophysics
标准模型的几个扩展预言了类轴子粒子（ALP）的存在，这是一种具有双光子耦合的非常轻的自旋零玻色子。ALP可以在甚高能天体物理学中产生可观测的效应。在大约100 GeV以上，可观测宇宙的视界随着能量的增加而逐渐缩小，这是由于光束光子从光学和红外波段的背景光子散射，产生了e+e-对。在大尺度磁场存在的情况下，耀变体发射的光子可以在到达地球的途中振荡成ALP，并在到达地球之前返回光子。由于ALP不与背景光子相互作用，因此光束光子的有效平均自由程增加，从而提高光子存活概率。虽然吸收概率随能量而增加，但光子ALP振荡与能量无关，因此与标准预期相比，存活概率随能量而增加。我们已经对这种效应进行了系统的分析，解释了目前关于耀变体的甚高能量光子的数据。我们的预测可以用目前运行的切伦科夫望远镜（如H.E.S.S.）进行测试，MAGIC、VERITAS和CANGAROO III以及ARGO-YBJ和MILAGRO等探测器，以及计划中的切伦科夫望远镜阵列和HAWC射线天文台。具有产生上述效应的正确特性的ALP可能会被FERMILAB的GammeV实验发现，并且肯定会被DESY计划中的光子再生实验ALPS发现。
2012-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Simulations of multi-field ultralight axion-like dark matter
本研究修改UltraDark.jl代码，首次开展含自相互作用与场间相互作用的双场超轻类轴子暗物质三维模拟，探究了孤子动力学及不同种类孤子碰撞的特性，揭示了多成分、有相互作用情形与单场无相互作用情形的差异。
2023-03-15 astro-ph.CO hep-ph
New solar X-ray constraints on keV Axion-Like Particles
本研究利用太阳引力场中类轴子粒子衰变对太阳X射线流量的贡献，结合光子聚合产生机制与康普顿吸收效应，提升了keV量级ALPs参数空间的约束精度，明确了不同耦合参数对约束结果的主导作用。
2023-06-19 astro-ph.SR hep-ph
Axion-like particles from primordial black holes shining through the Universe
我们考虑一个宇宙学的情况下，非常早期的宇宙经历了一个短暂的时代，由于形成了大量的原始黑洞（PBH）的质量$M \lesssim 10^{9}\,\textrm{g}$，大爆炸核合成之前蒸发的物质统治。在这种情况下，霍金辐射将是一种非热机制，产生类轴子粒子（ALP）的宇宙背景。我们假设这些ALP只与光子耦合的最小场景。在超轻ALP（$m_a \lesssim 10^{-9}\,\textrm{eV}$）的情况下，宇宙磁场可能会触发ALP-光子转换，而对于质量$m_a \gtrsim 10\,\textrm{eV}$，光子对中的自发ALP衰变将是有效的。我们研究了这些机制对宇宙X射线背景的影响，对星系团中X射线光度过剩的影响，以及对宇宙再电离过程的影响。
2021-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Probing Virtual Axion-Like Particles by Precision Phase Measurements
提出了一个基于非均匀磁场中轴子-光子相互作用的类轴子粒子探测实验。研究了虚偏振态对腔内光子偏振态的影响，提出了一种探测方案。我们发现，腔的正常模式是不同的分散，由于他们的耦合到ALP在存在的背景磁场。这种双折射又可以作为腔偏振模式之间的相位差来观察。对于压缩光源，信号被显著增强。我们认为，放大的信号允许排除一系列的轴子质量$6\times10^{-4}\text{eV}\lesssim m_{a}\lesssim 6\times10^{-3}\text{eV}$，即使在非常小的轴子光子耦合常数的潜力，达到灵敏度的QCD轴子。我们的计划允许排除一系列的轴子质量，尚未被其他实验技术所覆盖。
2022-06-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
New Opportunities for Detecting Axion-Lepton Interactions
本文重新审视与轻子相互作用的类轴子粒子（ALPs）的理论与约束，发现弱破坏与弱保持ALP的定性差异及能量增强效应，提出通过带电介子衰变和W玻色子衰变探测ALP的新机遇，影响QCD轴子及实验异常解释。
2023-06-21 hep-ex hep-ph
Some Properties of Multi-Component Axion Dark Matter
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太地区理论物理国际中心）
该研究探讨了多组分轴子暗物质的性质，揭示了轴子混合后不同组分在暗物质预算中的主导作用，并提出了具有分层质量及衰变常数的轴子框架。
2025-12-29 astro-ph.CO hep-ph
Generation of Axion-Like Couplings via Quantum Corrections in a Lorentz Violating Background
轻赝标量，或称类轴子粒子（axion like particles，ALPs），由于其与粒子物理、天体物理和宇宙学领域的潜在相关性而被广泛研究。从目前的实验研究的角度来看，最相关的耦合的ALP是光子：在这项工作中，我们研究了这种耦合的产生作为量子校正的影响，起源于一个潜在的洛伦兹违反背景。最有趣的是，我们表明，这样产生的相互作用原来是洛伦兹不变的，从而模仿标准的ALP耦合到光子，在实验中考虑。这种考虑意味着，时空对称性的破坏，作为非常高能量尺度下物理学的可能结果而被研究得很多，可能会以意想不到的方式渗透到物理学的其他领域。此外，我们推测，类似的机制也可以产生洛伦兹不变耦合涉及标量粒子和光子，发挥了可能的作用，在希格斯玻色子的现象。
2014-01-24 hep-ph hep-th
Constraining axion-like particles from rare pion decays
类轴子粒子（ALP）比中性π介子轻的紫外光完成一般会引起ALP中性π介子混合，因此对混合角的直接约束很敏感。对于ALP的π质量以下，我们证明了强大的和新颖的边界的ALP-π混合角可以从现有的稀有π衰变数据，测量PIENU和PIBETA实验。
2020-10-10 hep-ph
ALPs and Heavy Hadron Chiral Perturbation Theory
本文以模型无关的有效拉格朗日量方法，将类轴子（ALPs）与传统轴子纳入重强子手征微扰理论（HHChiPT），为研究重夸克味守恒跃迁提供框架，并指出重矢量介子的辐射与轻子衰变能对ALPs对角耦合提供最严格约束。
2022-12-28 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-Like Particles at Future Colliders
类轴子粒子（ALP）是标准模型（SM）的高能扩展中自发破缺全局对称性的伪南武-戈德斯通玻色子。这使它们成为未来实验的主要目标，旨在发现新的物理学，解决SM的一些开放问题。虽然未来的高精度实验可以发现质量远低于GeV的ALP，但更重的ALP可以在未来的高能轻子和强子对撞机上寻找。我们讨论了不同的建议对撞机，专注于共振ALP生产，ALP生产的衰变中的重SM共振，并关联ALP生产与光子，Z玻色子或希格斯玻色子。我们认为，领先的有效运营商调解ALP和SM粒子之间的相互作用，并讨论搜索策略的ALP迅速衰减以及ALP延迟衰减。对LHC的高亮度运行及其高能升级、CLIC、未来的$e^+e^-$环对撞机CEPC和FCC-ee、未来的pp对撞机SPPC和FCC-hh以及MATHUSLA面阵作了预测。我们进一步讨论了相关ALP耦合的未来测量的电弱精密参数的约束力。
2020-08-18 hep-ph
Quality control for axions and ALPs
State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院、李政道研究所暗物质全国重点实验室）；Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MOE) & Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室、上海粒子物理与宇宙学重点实验室）；X-HEP Laboratory, Department of Physics, School of Mathematics and Physics, Xi’an Jiaotong-Liverpool University（西交利物浦大学数理学院物理学系X-HEP实验室）；Physics Department and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系和卡弗里天体物理与空间研究研究所）；Harvard University, Department of Physics and Laboratory for Particle Physics and Cosmology（哈佛大学物理系粒子物理与宇宙学实验室）
通过普朗克压低的PQ破缺算符量化轴子所需精细调节，发现QCD轴子解释暗物质需D≥12，类轴子部分参数空间需D≫10。
2026-06-15 hep-ph
Searching for axion-like particles under strong gravitational lenses
我们建立了强引力透镜系统作为类轴子粒子（ALP）的强大探针-暗物质的候选者。光子与ALP的微小相互作用引起双折射。多重图像的引力透镜偏振对象允许差分双折射测量，减轻系统学和天体物理学的依赖性。我们将这种新的方法应用于B1152+199类透镜系统，并约束ALP-光子耦合$\le 9.2\times 10^{-11}\, {\rm GeV}^{-1} \textrm{ to } 7.7\times 10^{-8}\, {\rm GeV}^{-1}$（$95\%$ C.L.）$3.6\times 10^{-21} \,{\rm eV}$和$4.6 \times 10^{-18} \,{\rm eV}$之间的ALP质量。更大的样本将改善约束。
2020-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Quasar polarization with two axionlike particles
最近的研究表明，类星体的可见光不存在圆偏振，严重限制了类轴子粒子（ALP）作为线偏振产生的解决方案的解释。此外，类似于先前在光学波段进行的观测，新观测到的类星体无线电波长的线性偏振，使得ALP的情况与两种观测中的至少一种不一致。在这项研究中，我们将这种情况下，两个轴子一样的粒子，一个标量和另一个赝标量。我们发现，标量和赝标量的影响相互抵消，从而抑制圆极化，同时保持一致的线极化，在可见光和无线电波波段观察。
2013-07-23 astro-ph.CO hep-ph
