Supernova bound on Axion-Like Particles coupled with electrons
在超新星（SN）中，通过电子-质子韧致辐射和电子-正电子核聚变产生与电子耦合的类轴子粒子（ALP）。我们通过考虑ALP对强简并相对论SN等离子体中电子的质量和热效应来评估这些过程的ALP发射率。使用一个国家的最先进的SN模拟，我们评估SN 1987 A冷却绑定在ALP的质量范围内的$1-200$ MeV，其中不包括目前未探测的地区下降到$g_{ae}\sim 2.5\times 10^{-10}$在$m_a\sim 120$ MeV。
2021-11-13 astro-ph.HE hep-ph
Heavy axion-like particles and core-collapse supernovae: constraints and impact on the explosion mechanism
通过Primakoff过程和光子聚并，在超新星核中可以大量产生质量为$m_a \gtrsim 100$ keV的重类轴子粒子（ALPs）。使用一个国家的最先进的SN模型，我们重新审视的能量损失SN 1987年的轴子光子耦合的界限。此外，我们指出，重ALPs的质量$m_a \gtrsim 100$ MeV和轴子光子耦合$g_{aγ} \gtrsim 4 \times 10^{-9}$ GeV $^{-1}$将衰变成光子背后的冲击波产生的能量沉积，这将促进SN冲击复苏的可能增强。
2020-12-04 astro-ph.HE 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
Probing axion-like particles with the ultraviolet photon polarization from active galactic nuclei in radio galaxies
在大尺度磁场$B$中，光子与类轴子粒子（ALP）的混合改变了来自射电星系活动星系核的线偏振光子束在宇宙学距离上传播时的偏振角。使用现有的紫外偏振数据，这些来源，我们得到一个新的约束的产品的光子-ALP耦合$g_{aγ}$倍$B$。我们发现$g_{aγ} B \lesssim 10^{-11}$ GeV $^{-1}$ nG的超轻ALP与$m_a \lesssim 10^{-15}$ eV。我们比较我们的新的约束与文献中存在的，我们评论可能的改进与观察更多的来源。
2012-04-25 astro-ph.HE hep-ph
A Universal Bound on QCD Axions from Supernovae
本文发现超新星中QCD轴子的新产生通道，源于手征微扰理论次领头阶的平移对称性破缺算符，在无模型依赖耦合时给出最强的模型无关轴子质量约束，改进现有界限两个数量级。
2025-09-11 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Enhanced Supernova Axion Emission and its Implications
我们计算的轴子发射率从涉及热π介子的物质中遇到的超新星和中子星合并反应，确定独特的光谱特征，并探讨其对天体物理学和粒子物理学的影响。我们发现它比核子-核子韧致辐射大2-5倍，在过去的研究中，这被认为是占主导地位的过程。轴子谱也被发现是困难得多。总之，更大的速率和更高的轴子能量意味着QCD轴子的质量有更强的束缚，并且在大型地下中微子探测器中直接探测附近星系超新星的前景更好。
2021-02-20 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
Nanjing University（南京大学）
本研究通过低能超新星约束了轻子味变轴子和轴子类粒子的耦合常数，发现其在特定质量范围内对轴子的限制最为严格。
2025-12-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Relativistic Axions from Transient Astrophysical Sources
相对论性轴子从瞬变源（如轴子星爆炸）的发射可以导致可观察到的特征。我们表明，从坍缩轴子星的轴子爆发可以检测到广泛的轴子质量$10^{-15} \, \textrm{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-7} \, \textrm{eV}$在实验室实验中，如ABRACADABRA，DMRadio和SHAFT。轴子爆发的检测可以提供新的见解的基本轴子潜力，这是具有挑战性的探测，否则。在遥远的过去，一系列的爆发会产生一个与通常的冷轴子DM不同的弥散轴子背景。与其他特征的重合将为多信使天文学提供一个新的窗口。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Updated constraints on axion-like particles from temporal information in supernova SN1987A gamma-ray data
根据太阳活动峰年任务的观测数据，对超新星SN 1987 A发射的类轴子（ALP）的γ射线极限进行了修正。我们改进并简化了ALP衰变的预期γ射线信号的计算，同时也将其扩展到非瞬时ALP发射。我们第一次利用数据中的时间信息来更新相关的ALP-光子耦合限制。对于ALP衰变，我们更新的可能性只轻微影响的限制相比，以前的作品，由于接近SN 1987 A的伽马射线的吸收。然而，在银河系磁场的ALP转换，时间信息提高了ALP-光子耦合的限制的一个因素为1.4。
2023-03-28 astro-ph.HE hep-ph
Probing the general axion-nucleon interaction in water Cherenkov experiments
该研究基于SN 1987A的轴子流，用带轴子的手征微扰理论计算两类轴子-核子反应能谱，发现QCD轴子可造成可探测的切伦科夫光谱修正，且π⁰末态探测性更优，指出需寻找增强信号的机制。
2025-03-21 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
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
From Supernovae to Neutron Stars: A Systematic Approach to Axion Production at Finite Density
本文系统研究有限密度下QCD轴子产生，修正轴子-核子耦合，增强超新星轴子光度并削弱中子星冷却约束，影响地面搜索。
2025-02-28 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
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
No axion-like particles from core-collapse supernovae?
假设类轴子粒子（ALP）是在银河系核心坍缩超新星的核心反弹之前由质子中子星发射的，并且这些ALP随后转换为$γ$射线光子，这些光子应该被$γ$射线任务探测到，从而确定了类轴子粒子（ALP）性质的强约束。这个论点已经被应用到超新星1987 A，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 4.4 \cdot 10^{- 10} \, {\rm eV}$的ALP-光子耦合$g_{a γγ} \lesssim 5.3 \cdot 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1}$的束缚，并且可以应用到下一个银河系超新星，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 10^{- 9} \, {\rm eV}$的更强的束缚$g_{a γγ} \lesssim 2 \cdot 10^{- 13} \, {\rm GeV}^{- 1}$。我们仔细分析所考虑的ALP生产机制，发现它是过度简化到不可接受的程度。通过考虑现实分析所需的最小成分，我们得出结论，以前的结果注定要失败。因此，所有引用上述约束的论文都应适当修改。然而，由于我们不能排除质子中子星发射ALP的可能性，万一银河系中发生核心坍缩超新星爆炸，当时正在活动的$γ$射线卫星任务应该寻找可能来自超新星的光子。
2018-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Supernova bounds on axion-like particles coupled with nucleons and electrons
我们调查的潜力II型超新星（SNe）约束轴子样粒子（ALPs）同时耦合到核子和电子。耦合到核子的ALP可以通过核子-核子韧致辐射在SN核心中有效地产生，并且对于宽范围的参数，使SN不受阻碍，产生大的ALP通量。对于超过1 MeV的质量，这些ALP会衰变成电子-正电子对，产生正电子通量。在银河系SNe的情况下，产生的正电子与银河系中存在的电子的湮灭将有助于511 keV的湮灭线。使用SPI（积分光谱仪）观察这条线，使我们能够排除广泛的轴子-电子耦合，$10^{-19} \lesssim g_{ae} \lesssim 10^{-11}$，为$g_{ap}\sim 10^{-9}$。此外，来自河外SNe的ALP衰变成电子-正电子对将对宇宙X射线背景产生贡献。在这种情况下，我们将ALP-电子耦合限制为$g_{ae} \sim 10^{-20}$。
2021-08-17 astro-ph.HE hep-ph
Observable signatures of enhanced axion emission from protoneutron stars
利用广义相对论一维超新星（SN）模拟方法，研究了质子中子星（PNS）内部π介子诱导反应$π^- + p \rightarrow n + a$引起的轴子辐射增强的可观测特征，重点研究了超新星爆发后的早期演化，预测了前10 s中微子和轴子辐射的时间和光谱特征.π介子作为新的自由度被包含在热的和稠密的物质中。它们的热布居和它们在轴子产生中的作用都被一致地确定为包括由于它们与核子的相互作用而产生的影响。对于广泛的环境条件内遇到的PNS，我们发现，介子诱导的轴子生产占主导地位的核子核子韧致辐射过程。通过不断包括介子的作用，致密物质的状态方程和能量损失，我们的模拟预测强大的可辨别的特征中微子和轴子发射从银河系超新星，可以观察到在地面探测器。对于轴子耦合与当前的界限兼容，我们发现一个显着的抑制与时间的中微子光度在第一个10秒。这表明，从SN 1987 A的中微子信号得出的当前边界可以得到改善，未来的银河系超新星可能会提供更严格的约束。
2021-11-09 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi Large Area Telescope as a Galactic Supernovae Axionscope
在银河系核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为$γ$射线。从数据驱动的灵敏度估计，我们发现，在我们的银河系的SN爆炸，费米大面积望远镜（LAT）将能够探索光子ALP耦合到$g_{aγ} \simeq 2 \times 10^{-13}\,$ GeV $^{-1}$ ALP质量$m_a \lesssim 10^{-9}\,$ eV。这些值是下一代实验室实验无法达到的。在这种情况下，费米LAT将探测ALP参数空间的大片区域，用来解释宇宙对$γ$射线、恒星冷却异常和冷暗物质的异常透明性。如果没有探测到$γ$射线的发射，费米-LAT观测将把从SN 1987 A得到的电流边界提高一个数量级以上。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ph
NuSTAR as an Axion Helioscope: probing axion-nucleon and axion-electron couplings
Università di Torino（都灵大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；University of Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校莱因韦伯理论物理研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
利用2020年太阳极小期NuSTAR的X射线观测数据，通过太阳大气磁场中轴子-光子转换过程，对轴子-电子和轴子-核子耦合强度给出了新的限制。
2026-05-25 astro-ph.CO 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
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
Axion dark matter-induced echo of supernova remnants
轴子是理论上有希望的暗物质候选者。在存在来自明亮天体物理源的射频辐射的情况下，非相对论性DM轴子可以经历受激衰变为两个几乎背靠背的光子，这意味着明亮的无线电波源将在几乎完全相反的空间方向上具有反像（“盖真夏因”）。反像将在光谱上与背景不同，采取以$ν= m_a/4π$为中心的窄射电线的形式，其宽度由DM晕$Δν/ν\sim 10^{-3}$中的多普勒展宽确定。在这项工作中，我们表明，轴子衰变引起的超新星遗迹的回声可能是足够明亮，可以检测到。他们的非检测可能能够设置最强的限制轴子DM迄今为止在$\sim 1-10 \, μ$ eV质量范围内，有差距的覆盖范围从现有的实验。
2022-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Probing the Axion-Electron Coupling with NuSTAR Observations of Galaxies
本文利用NuSTAR对M82、M87和M31的硬X射线观测搜寻超轻轴子，通过恒星轴子产生与星系磁场中转化的信号分析，对轴子-电子与轴子-光子联合耦合设定了领先上限。
2025-03-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Search for Axionlike-Particle-Induced Prompt Gamma-Ray Emission from Extragalactic Core-Collapse Supernovae with the Fermi Large Area Telescope
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$γ$射线。我们没有发现这样的$γ$ -射线爆发的证据，在观测河外SNe的费米大面积望远镜（LAT）。SN爆炸时间估计从光学光变曲线，我们发现一个概率约为$\sim$ 90%的LAT观察到至少一个SN在核心崩溃的时候。在LAT视场内至少包含一个SN的假设下，我们排除了ALP质量$m_a \lesssim 3\times 10^{-10}$ eV的光子-ALP耦合$\gtrsim 2.6\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$，在SN 1987 A先前限制的$\sim 5$因子内。
2020-12-09 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
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
Getting the most on supernova axions
本文研究了超新星核心发射的强相互作用类轴子粒子（ALPs），扩展了自由流动和被困ALPs的界限，并基于Kamiokande-II探测器的观测排除了特定质量和耦合参数，特别是标准QCD轴子模型中质量大于0.01 eV的值，从而排除了宇宙学调查探测热暗物质QCD轴子特征的可能性。
2024-01-03 astro-ph.HE hep-ph
Magnetic Turbulence Boosts Supernova Signals of Axion-Photon Conversion
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
研究通过考虑超新星与地球间磁涡旋增强轴子-光子转换，提升对轴子耦合常数的探测灵敏度，尤其在较大质量范围内的约束。
2026-09-22 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
Long-term neutrino emission from a core-collapse supernova with axion-photon coupling
National Institute of Technology, Numazu College（国立技术大学沼津学院）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
研究核心塌缩超新星中轴子-光子耦合对长期中微子辐射的影响，发现轴子冷却效应在晚期显现，中微子事件数估计表明未来可能通过长期中微子信号探测轴子。
2025-09-07 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
Searching for the possible signal of the photon-axionlike particle oscillation in the combined GeV and TeV spectra of supernova remnants
银河系磁场中光子与类轴子粒子（ALP）之间的相互转换，可能导致银河系源的$γ$射线谱出现可探测的振荡现象。在这项工作中，GeV（费米-LAT）和TeV（MAGIC/VERITAS/H.E.S.S.）三个明亮的超新星遗迹（SNRs，即。IC 443、W51 C和W 49 B）一起被用来研究这种振荡效应。与我们之前对IC 443的Fermi-LAT数据的分析不同，我们在每个SNR的联合宽带谱中没有发现任何可靠的光子-ALP振荡信号。不一致的原因是，在这项工作中，我们使用的Fermi-LAT数据的最新版本（P8 R3），更新的漫发射模板和新版本的源目录（4FGL），这导致一些修改的GeV的IC 443的光谱。然后，我们设置约束ALP参数的基础上，所有三个源的综合分析。虽然这些限制比CAST实验和球状星团的限制要弱一些，但它们是对其他结果的支持和补充。
2019-11-19 astro-ph.HE hep-ph
Progenitor Dependence of Neutrino-driven Supernova Explosions with the Aid of Heavy Axion-like Particles
Fukuoka University（福冈大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）
研究利用重轴子类粒子增强中微子驱动超新星爆发，发现ALP质量影响冲击波重启及爆炸成功率。
2025-12-04 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
Detecting Supernova Axions with IAXO
本研究探究IAXO及BabyIAXO探测核心坍缩超新星轴子的潜力，指出其可探索太阳观测无法覆盖的轴子参数空间，邻近超新星事件下还能助力研究轴子产生机制与超新星核物理过程。
2025-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Axion emission from strange matter in core-collapse SNe
本研究基于SN 1987A中微子暴持续时间约束，首次定量分析超新星内奇异物质的轴子发射，纳入完整重子与介子八重态计算发射率，得到轴子-奇异夸克耦合的首个约束及轴子-下夸克-奇异夸克耦合的最强约束。
2024-09-18 astro-ph.HE hep-ph
Supernova limits on 'QCD axion-like particles'
本研究探讨了与夸克胶子耦合的QCD类轴子粒子的现象学，结合超新星相关论证，对质量大于约1MeV的类轴子的核子耦合参数空间给出了更严格的限制，填补了此前该区域的约束空白。
2024-08-19 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Axion-Nucleon Coupling with Supergiant Stars
TU Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
通过NuSTAR观测Betelgeuse，研究超巨星中轴子-核子耦合的限制，并探讨检测14.4 keV线的潜在意义。
2026-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Impact of Axions on the Minimum Mass of Core Collapse Supernova Progenitors
在这项研究中，我们包括在恒星演化模型轴子采用目前最严格的限制，他们的耦合到光子和电子。结果表明，核心坍缩超新星（CCSN）前身星的最小恒星质量上移了近2Mo。这一结果似乎与观测得到的CCSN祖细胞的最小质量存在矛盾。
2017-10-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Cross section for supernova axion observation in neutrino water Cherenkov detectors
本文利用自洽连续随机相近似更新计算了轴子-氧截面及退激发分支比，获得了轴子激发氧核产生的总伽马谱，并据此重新评估了Kamiokande-II对SN 1987A轴子的可探测性。
2024-01-03 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
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
Axion Echos from the Supernova Graveyard
由天空中的光源引发的轴子暗物质的受激衰变可以沿着视线的延续产生光子通量，指向源的后方。这种所谓的轴子“回波”信号的强度取决于源的整个历史，并且仍然可能来自今天暗淡但过去具有大通量密度的源，例如超新星遗迹（SNRs）。这种回波信号在无线电波段最容易观测到。我们研究了射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）的信噪比，已经观察到的回波信号产生的灵敏度，并表明SKA可以达到$g_{aγγ} \sim \mathcal{O}(10^{-11}) \,\mathrm{GeV}^{-1}$级的轴子质量$m_a \lesssim 10^{-5}\;\mathrm{eV}$的轴子光子耦合。此外，我们还预测了来自旧SNRs和新诞生的超新星的信号的检测范围，这些信号可以在未来被检测到。有趣的是，可观测到的回波信号可能来自旧的“幽灵”SNR，这些SNR在过去非常明亮，但现在太暗了，以至于没有被观测到。
2022-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stripped-Envelope Supernovae for QCD Axion Detection
本研究提出Ibc型剥离包层超新星是QCD轴子探测的最优观测目标，其致密前身星的强磁场可提升轴子转伽马射线的探测灵敏度，未来河内Ibc型超新星事件有望借助Fermi-LAT等设备实现低质量QCD轴子的发现。
2025-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Light Curves and Event Rates of Axion Instability Supernovae
最近有人提出，如果奇异粒子在恒星等离子体中产生并达到平衡，它们可以触发一种新的恒星不稳定性，这种不稳定性类似于e-e+对不稳定性。在这项研究中，我们构建了由新的不稳定性引起的轴子不稳定性超新星（AISN）模型来预测它们的观测特征。我们主要研究质量为~400 keV-2 MeV，与g_{ag} ~10^{-5} GeV^{-1}光子耦合的重类轴子粒子。结果表明，在恒星质量一定的情况下，ALP能显著提高56 Ni的质量和爆炸能量。结果表明，当ALP质量等于电子质量时，AISNe的光变曲线峰值出现的时间比标准的对不稳定性超新星的光变曲线峰值出现的时间早10--20天。此外，AISNe的事件率比对不稳定超新星的事件率高1.7- 2.6倍，这取决于初始质量函数的高质量截断。
2022-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Neutrino Driven Explosions aided by Axion Cooling in Multidimensional Simulations of Core-Collapse Supernovae
在这项研究中，我们提出了第一个多维核心坍缩超新星（CCSNe）模拟，包括QCD轴子，以评估对CCSN爆炸机制的影响。在我们的模拟中，我们通过核子-核子韧致辐射通道，并作为一个纯粹的能量汇项的假设下，被发射后的轴子自由流的轴子。我们执行球对称（1D）和轴对称（2D）模拟。在1D中，我们利用参数化的加热方案来实现爆炸，而在2D中，我们通过中微子加热机制自洽地实现爆炸。我们的二维结果$20 M_\odot$祖显示的冲击行为和爆炸时间的轴子发射的影响时，考虑的Peccei-Quinn能量标度$f_a \leq 2 \times 10^8$ GeV的值。由于轴子发射的强烈冷却加速了核心的收缩，导致更有效的中微子加热和更早的爆炸。对于所使用的轴子发射形式，影响爆炸的$f_a$的值接近于，但与基于SN 1987 A检测到的中微子的电流极限处于紧张状态。然而，考虑到发射的非线性行为和CCSNe的多维性质，我们建议需要一种自洽的多维方法来模拟CCSNe，包括任何后期的吸积和冷却，以充分探索超新星的轴子边界和对CCSN爆炸机制的影响。
2022-09-23 astro-ph.HE
Probing Exotic Physics With Supernova Neutrinos
未来的银河系超新星将为研究中微子的性质和相互作用提供极长的基线。在本文中，我们讨论了使用这样的事件来约束（或发现）奇异物理学的影响，目前没有约束的情况下，无法访问的反应堆或太阳中微子实验的可能性。特别是，我们专注于中微子衰变和量子退相干的情况下。我们计算了当前和未来的水切伦科夫，蒸发和液氩探测器的核心坍缩超新星的预期信号，并发现这样的观测将能够区分许多这些情况。此外，未来的探测器将能够通过检查与银河系超新星的中子化爆发有关的事件来得出强有力的、独立于模型的结论。
2010-09-29 astro-ph.HE hep-ph
An axion constraint from the diffuse supernova neutrino background indicated by Super-Kamiokande
Keio University（庆应义塾大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Department of Astronomy, The University of Tokyo（东京大学天文学系）；Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心）；Kavli IPMU (WPI), The University of Tokyo（东京大学加瓦利宇宙起源研究前沿中心）；National Institute of Technology (KOSEN), Numazu College（静冈县立沼津工业高等专门学校）
本研究利用超级神冈探测器指示的弥散超新星中微子背景，通过中微子辐射流体动力学模拟，得到轴子-质子耦合常数的1σ上限，该约束不依赖单个超新星性质，可用于其他相关弱相互作用粒子研究。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounds on axion-like particles from the diffuse supernova flux
所有过去的核心坍缩超新星（SNe）的类轴子粒子（ALP）的累积发射将导致能量为${\mathcal O}(50)$ MeV的扩散通量。我们用它来约束具有耦合光子和核子的ALP。仅与光子耦合的ALP在SN核心中通过Primakoff过程产生，然后在银河磁场中转化为伽马射线。利用费米-LAT望远镜观测到的漫射伽马射线通量的最新测量结果，我们为$m_a \lesssim 10^{-11}~{\rm eV}$设定了一个$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-10}~{\rm GeV}^{-1}$的边界。然而，如果ALPs也与核子耦合，由于ALPs核子-核子韧致辐射过程，它们在SN中的产生速率可以大大提高。假设最大的ALP-核子耦合现象允许，对扩散的伽玛射线通量的边界导致一个更强的$g_{aγ} \lesssim 6 \times 10^{-13}~{\rm GeV}^{-1}$相同的质量范围。如果ALP比$\sim$ keV重，则衰变为光子的过程变得很明显，再次导致扩散的伽马射线通量。在仅光子耦合的情况下，我们发现，例如，$m_a \sim 5~{\rm keV}$的$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-11}~{\rm GeV}^{-1}$。考虑到与核子的（最大）耦合，对于$m_a \sim 20~{\rm MeV}$，极限提高到$g_{aγ…
2020-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Probing Extragalactic Ultralight Axion Dark Matter with Decade-Long Blazar Optical Polarimetry of 1ES 1959+650
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本文利用耀变体1ES 1959+650的十年光学偏振数据首次搜索类轴子暗物质诱导的偏振角周期振荡，未发现显著信号，并在广泛质量范围内对ALP-光子耦合常数给出严格上限，证明长期耀变体偏振测量是探测河外类轴子暗物质的有效互补手段。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Axions with Relativistic Jet Polarimetry
Rice University（莱斯大学）；Black Hole Initiative at Harvard University（哈佛黑洞倡议项目）；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）；University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）
利用M87喷流偏振度探测轴子，通过分析轴子-光子耦合引起的双折射效应，研究不同轴子质量对喷流偏振角旋转的影响。
2026-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Refined Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
本研究通过分析低能超新星中四种产生通道，首次考虑半康普顿散射，对轻子味破坏轴子给出更严格的质量约束，尤其对高于约110 MeV的轴子参数空间限制最强。
2025-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing the Parameter Space of Axion-Like Particles Using Simulation-Based Inference
University of Nova Gorica（新戈里察大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高能物理研究所）
本文利用基于模拟的推断方法，通过模拟观测数据约束轴子类粒子的参数，探讨其在未来切连科夫望远镜阵列观测站数据中的应用潜力。
2026-01-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
