Axions: Recent searches and new limits
欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）实验通过“日光镜”方法搜索太阳轴子。第一个结果意味着，当m_a < 0.02 eV时，轴子-光子耦合的上限为g_a-γ < 1.16 x 10^-10 GeV^-1（95%CL），在这个质量范围内，取代了之前球状星团恒星能量损失的上限。凭借可变压力氦填充的磁性过渡区，CAST II将扩展到轴子质量的灵敏度高达约1 eV，第一次在实验室实验中测试现实的轴子参数。在这个质量范围内，轴子将贡献宇宙热暗物质成分。新的结构形成极限表明m_a < 1-2 eV。对于具有标准轴子-π介子耦合的强子轴子的特殊情况，目前的宇宙轴子密度约为50 cm^-3，宇宙质量极限为m_a < 1.05 eV（95%CL）。我们还评论了在PVLAS实验中观察到的异常签名的轴子解释。
2005-05-02 hep-ph
Entangled sensor-networks for dark-matter searches
假设的轴子粒子（质量未知）是暗物质（DM）的主要候选者。许多实验都在寻找带有微波腔的轴子，在微波腔中轴子可以转换成腔光子，从而导致腔输出功率的微弱过剩。最近的工作[Nature 590，238（2021）]已经证明，将压缩真空注入腔中可以大大加速轴子搜索。在这里，我们超越并提供了一个理论框架，以利用量子压缩在由许多传感器腔组成的网络设置中的好处。通过形成局部传感器网络，腔之间的信号可以相干地组合以促进轴子搜索。此外，通过分裂压缩真空产生的腔体注入多体纠缠，可以降低全局噪声。我们探讨了这样一个本地的，纠缠的传感器网络，它既享有传感器之间的传感器之间的纠缠和轴子信号之间的相干性的性能优势。我们的分析与下一代DM-轴子搜索有关，旨在以最佳方式利用传感器和量子资源网络。最后，我们评估了使用更奇特的量子态，Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）状态的可能性。尽管在理想情况下，相对于单模压缩态，扫描时间的常数因子改善，但当考虑实际测量方案时，采用GKP态的优点消失。
2022-07-15 hep-ph quant-ph
Axion searches at colliders
本文介绍了对撞机上轴子和类轴子粒子的搜寻，涵盖对撞机物理基础、轻暗物质领域搜寻及与重暗物质搜寻的对比，并提供了 Belle-II 实验亲光类轴子粒子搜寻的教程实例。
2025-04-30 hep-ph
The asymmetry and the diurnal variation in axionic dark matter searches
在目前的工作中，我们研究可能的时间依赖性的影响，在轴子暗物质搜索采用谐振腔。我们发现，共振的宽度，这取决于轴子均方速度在当地的框架，将显示出每年的变化，由于地球绕太阳的运动（调制）。此外，如果实验变成定向的，采用合适的谐振腔，人们预计相对于太阳的运动方向，在观察到的宽度大的不对称性。由于地球绕其轴旋转，这些不对称性将表现为观测宽度的日变化。
2015-07-06 hep-ph
Enhancing Searches for Heavy QCD Axions via Dimuon Final States
重QCD轴子是QCD轴子的一种很好的扩展，它在解决强CP问题的同时解决了质量问题。由于胶子耦合，解决强CP问题的关键，这些轴子可以产生大量的束流收集器和对撞机环境中的轴子衰变常数大PeV，相关的解决轴子质量问题。此外，如果这些轴子具有轻子耦合，它们可以产生长寿命的衰变为轻子对，特别是在一类广泛的轴子模型中，主要衰变为高于双μ子阈值和低于GeV尺度的μ子。考虑到现有的限制，主要是从罕见的介子衰变，我们表明，当前和未来的中微子设施和长寿命的粒子搜索有可能通过双μ子末态探测重QCD轴子参数空间的重要部分。
2022-10-05 hep-ex hep-ph
Quantum dual-path interferometry scheme for axion dark matter searches
针对轴子暗物质探测难题，提出量子双路径干涉测量方案，证明轴子腔体单轴子-光子转换率高于经典结果，可缩短扫描时间、提升耦合灵敏度，助力轴子直接观测。
2024-08-19 astro-ph.CO hep-ph quant-ph
The Need for Purely Laboratory-Based Axion-Like Particle Searches
PVLAS信号导致了许多寻找与光子耦合的光玻色子的实验的提议。然而，如果应用天体物理学的界限，这些近期搜索探测的耦合强度远离允许的区域。但是，恒星中产生轴子状粒子的环境条件与实验室中存在的环境条件非常不同。我们考虑的情况下，耦合和轴子状粒子的质量取决于环境条件，如温度和物质密度。这可以将天体物理学的界限放宽几个数量级，刚好足以允许PVLAS信号。这为在不久的将来的实验中进行检测创造了令人兴奋的可能性。
2006-10-17 hep-ph
Detecting Axion Dark Matter with an Organic Molecular Maser
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
利用有机分子微波放大器探测轴子暗物质，实现高灵敏度的轴子-电子耦合常数测量
2025-12-22 hep-ph quant-ph
Design of axion and axion dark matter searches based on ultra high Q SRF cavities
超导量子材料和系统中心正在开发对暗光子，轴子和ALP的搜索，目标是提高当前最先进的灵敏度。这些努力利用费米国家加速器在超高品质因数超导射频腔方面的专业知识，并结合该中心对量子技术的研究。在这里，我们专注于多个轴子搜索，利用~ 1 E10品质因数超导射频腔和它们的谐振模式，以提高生产和/或检测的轴子腔体体积。此外，我们提出了单模和多模非线性测量的初步结果，进行了实验可行性研究的一部分，以深入了解的行为的超高品质因数谐振器和实验RF系统在该政权的相关轴子搜索。
2022-07-22 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
New Axion Searches at Flavor Factories
我们评估的影响，在香料工厂搜索新的中性共振耦合到光子和胶子。这些都是很好的动机“重轴子”解决方案的强CP问题和框架解决这两个暗物质和希格斯层次问题。我们使用LHCb的公共双光子数据周围的Bs质量，以获得目前最好的限制，这些共振的质量在4.9和6.3 GeV之间。我们估计，未来的LHCb专用搜索将测试一个轴子衰变常数O（TeV）的轴子质量在几个到几十个GeV，是完全互补的低质量的ATLAS和CMS搜索。我们还得到了BABAR搜索的基础上的Uppermandy衰变和未来的美女-II达到的影响。
2019-01-23 hep-ex hep-ph
Axion-like particle searches with sub-THz photons
我们提出了一个变化，非常低的能量和非常强烈的光子源的基础上，完善的技术的光透过墙（LSW）实验的轴子类粒子搜索。用30 GHz的辐射源，我们计算了目前实验室对类轴子粒子的不相容极限至少可以提高四个数量级，质量为m_a <~ 0.01~meV。这可能会激发专用单光子亚太赫兹探测器的研究和开发计划。
2016-01-29 cond-mat.supr-con hep-ph
Resonant feedback for axion and hidden sector dark matter searches
谐振反馈电路被提出作为一种替代正常模式的导电壁腔或集总电路在搜索隐藏的扇区粒子。所提出的方法提供了几个潜在的优势，迄今为止最敏感的轴子搜索，采用腔谐振器，包括覆盖范围更广的轴子质量，同时探测许多轴子质量的能力，并消除实验麻烦的机械调谐杆机制。在概述了所提出的方法后，我们提出了一个稻草人实验配置的噪声预算。我们表明，拟议的实验有可能探测轴子质量范围2-40微电子伏特与38天的集成时间。其他现有的和提出的对隐藏扇区粒子的共振搜索也可以受益于这种检测方法。
2018-11-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
New bounds and future prospects for axion force searches at Penning trap experiments
本研究利用Penning阱实验探测轴子介导力，基于现有电子g因子测量给出单极-偶极轴子力的新排除极限，并提出利用电子-正电子切换方案分离轴子力效应、抑制系统误差的新思路。
2023-12-15 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Experiments to test the hypothesis for solar and dark matter axions
本文教学性地介绍暗物质轴子与太阳轴子的直接搜寻实验，基于轴子-双光子耦合，并展望近期潜在变革性进展。
2025-07-08 hep-ex hep-ph
Displaced Searches for Axion-Like Particles and Heavy Neutral Leptons at Mu3e
本文为 Mu3e 实验提出搜寻稀有 μ 子衰变中轻弱耦合粒子的策略，聚焦中空靶内移位 $e^+e^-$ 衰变，并量化其与即时搜寻及现有约束的关联，展示 Mu3e 探索未探索参数空间的独特潜力。
2024-10-17 hep-ph
NICA prospects in searches for light exotics from hidden sectors: the cases of hidden photons and axion-like particles
本文首次评估NICA对隐藏光子和30–500 MeV类轴子粒子等轻隐藏扇区粒子的探测灵敏度，指出其可覆盖其他项目难及的参数空间，并有望在一年数据采集后实现5σ新物理发现。
2024-04-06 hep-ph
New searches at the reactor experiments based on the dark axion portal
核反应堆是研究中微子和亮暗扇形粒子的有力工具。一些反应堆实验已经证明是非常有用的。考虑到人们对寻找新的轻粒子的强度前沿功率的极大兴趣，人们希望探索更多的可能性，利用现有的反应堆电源进行粒子物理研究。我们建议进行一项新的反应堆实验来寻找暗区。暗光子可以在反应堆堆芯中产生，并且在暗轴子入口存在的情况下通过轴子-光子-暗光子顶点衰变为光子和轴子。我们调查的潜力，以寻找这个新的顶点与超光子签名，并提出预期的灵敏度在一些现有的反应堆中微子实验探测器。
2021-03-14 hep-ph
Modulation and diurnal variation in axionic dark matter searches
在目前的工作中，我们研究可能的时间依赖性的影响，在轴子暗物质搜索采用谐振腔。我们发现，共振的宽度，这取决于轴子均方速度在当地的框架，将显示出每年的变化，由于地球绕太阳的运动（调制）。此外，如果实验变成定向的，采用合适的谐振腔，人们预计相对于太阳的运动方向，在观察到的宽度大的不对称性。由于地球绕其轴旋转，这些不对称性将表现为观测宽度的日变化。
2015-11-26 astro-ph.GA hep-ph
Searches for axions with the EDELWEISS experiment
EDELWEISS实验的主要目的是使用锗测辐射热计直接探测WIMP。它对轴子引起的低能电子反冲也很敏感。我们提出了新的约束的EDELWEISS-II实验数据的耦合的轴子。使用高达448~kg·d的总曝光量，我们在四种涉及轴子起源和耦合的不同假设的情况下，搜索了轴子诱导的电子反冲到2.5~keV。我们对$g_{Aγ}<2.15\times 10^{-9}$ ~GeV $^{-1}$的光子在未被轴子太阳镜完全覆盖的质量范围内的耦合设定了95~\%的CL极限。我们将耦合约束到电子，$g_{Ae} < 2.59\times 10^{-11}$，类似于更间接的太阳中微子约束。最后，我们对$g_{Ae}\times g_{AN}^{\rm eff}<4.82 \times 10^{-17}$进行了限制，其中$g_{AN}^{\rm eff}$是$^{57}$ Fe的有效轴子-核子耦合。结合这些结果，我们完全排除了DFSZ轴子的质量范围$0.91\,{\rm eV}<m_A<80$ ~keV和KSVZ轴子的质量范围$5.73\,{\rm eV}<m_A<40$ ~keV。
2013-09-12 astro-ph.CO hep-ph
New Technologies for Axion and Dark Photon Searches
本文是一篇综述，梳理近十年轴子与暗光子这类轻弱耦合粒子的探测进展，介绍多领域技术的应用、相关理论进展，指明快速发展方向及后续探索所需的技术突破。
2024-12-11 hep-ex hep-ph
Flavored Axions
精确的味道实验可以寻找QCD轴子补充通常的搜索与轴子helio和haloscopes，允许测试PQ打破尺度高达$10^{12} \, {\rm GeV}$。这样的搜索是敏感的味道违反轴子耦合，这是通用的和潜在的规模每当SM费米子进行味道非通用PQ费用。一个特别预测的情况下，PQ是最简单的FN味对称性，使所有的味道违反轴子耦合有关汤川层次结构，高达${\cal O}(1)$系数。
2019-05-03 hep-ph
X-ray Searches for Axions from Super Star Clusters
轴子可能在恒星核心内大量产生，然后在银河系磁场中转化为可观测的X射线。我们专注于五重和Westerlund 1超级星团，其中拥有大量的热，年轻的恒星，包括沃尔夫-拉叶星，这些恒星通过轴子-光子耦合有效地产生轴子。我们使用银河系磁场模型来计算预期的X射线通量从这些集群发射的轴子本地。然后，我们将轴子模型预测与档案核光谱望远镜阵列（NuSTAR）从10 - 80千电子伏的数据相结合，寻找轴子的证据。我们没有发现有意义的证据，轴子和约束质量$m_a \lesssim 5 \times 10^{-11}$ eV的轴子-光子耦合$g_{aγγ} \lesssim 3.6 \times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$在95\%的置信度。
2021-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Searches for Axion-Like Particles with NGC1275: Current and Future Bounds
星系团含有巨大的磁场，这使它们成为搜寻超轻类轴子粒子（ALP）的绝佳目标。ALP光子相互转换印记准正弦振荡的X射线光谱的点源或后面的集群。由于没有实质性的振荡，我们可以对$g_{a γγ}$加以限制。这里给出了NGC1275的{\it Chandra} X射线观测的边界，以及预计将于2028年发射的{\it Athena} X射线观测站的边界。
2017-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Searches for ultralight vector and axion dark matter with KAGRA
本研究提出用激光干涉引力波探测器搜寻超轻矢量与轴子暗物质，综述了日本KAGRA探测器的相关进展，含2020年首次矢量暗物质搜寻及2025年观测运行的轴子搜寻偏振光学装置安装计划。
2025-01-16 astro-ph.IM hep-ph physics.optics
Axion Searches with Two Superconducting Radio-frequency Cavities
我们提出了一个实验装置，使用两个超导射频腔寻找类轴子粒子（ALP）。在这种光穿透墙的设置中，轴子由发射器腔中具有大场和非零$\vec E\cdot \vec B$的两个模式产生。在附近的相同的腔中，只有这些模式之一，观众，是人口，而另一个是一个安静的信号模式。轴子可以从旁观者模式上转换为信号光子。我们讨论的物理范围内，这种设置寻找潜在的探索新的ALP参数空间。如果可以使用高级模式，则可以实现增强的灵敏度，这要归功于激发模式与所生成的轴子场之间的改善的相位匹配。我们还讨论了潜在的泄漏噪声的影响及其缓解，这是由O（GHz）的观众和信号频率之间的分离。
2022-03-07 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
Prospects for Axion Dark Matter Searches at LISA-like Interferometers
本文提出修改LISA-like干涉仪星间激光链路偏振态以探测axion暗物质诱导的双折射效应，利用Sagnac组合推导灵敏度，发现下一代空间干涉仪对$10^{-19} - 10^{-14}~\ ext{eV}$质量的axion-光子耦合具有高灵敏度。
2025-04-03 astro-ph.CO hep-ph
Accelerating the search for Axion-Like Particles with machine learning
机器学习（ML）技术已经在物理学的许多领域取得了巨大的成功。在这项工作中，我们使用ML放置光子和类轴子粒子（ALP）之间的耦合的界限。这种耦合导致ALP和光子在存在背景磁场的情况下相互转换。这将导致点光源在穿过星系团的磁场时光谱的调制。这种效应已经被用来放置世界领先的边界上的ALP-光子耦合使用传统的统计方法。我们训练ML分类算法的模拟光谱从钱德拉X射线望远镜的一系列点源和ALP光子耦合。然后，我们使用这些算法的响应，真正的钱德拉光谱上的ALP光子相互作用的界限。我们得到的界限在类似的水平上的其他技术的基础上，但发现在个别源的基础上的改进。我们预计，这种搜索技术将成为越来越重要的ALP搜索与未来的望远镜，将提供更高的能量分辨率。
2020-03-23 astro-ph.HE hep-ph
Theoretical expectations and experimental prospects for solar axions searches with crystal detectors
由于普里马科夫相干转换太阳轴子到光子通过布拉格散射在几个固态探测器的预期信号的计算，并与目前和未来的实验灵敏度进行比较。在可预见的将来，可以用晶体探测器探测出m_a>~0.03 eV的轴子窗口（目前用其他技术还达不到），以将轴子-光子耦合常数限制在日震学的最新界限之下。相反，在这种设备的灵敏度区域中的正信号将意味着重新审视针对相同范围的轴子质量导出的其他更严格的天体物理极限。
1998-10-20 astro-ph hep-ph
Horn-array haloscope for volume-efficient broadband axion searches
针对暗物质轴子搜索，提出一种采用喇叭天线阵列与反射器聚焦的量热计方案，通过增大金属板表面积提升转换功率，在太赫兹区域显著提高实验灵敏度。
2023-06-20 hep-ex hep-ph
New opportunities for axion dark matter searches in nonstandard cosmological models
我们研究了轴子暗物质生产的错位机制的情况下，具有一般的非标准宇宙学。在大爆炸核合成开始之前，宇宙的能量密度由粒子场$ϕ$控制，粒子场由一般状态方程$ω$描述。随后哈勃膨胀率的提高降低了轴子开始振荡的温度，从而打开了比标准窗口更重的轴子的可能性。这是Kination的情况，或者通常是具有$ω> 1/3$的场景的情况。然而，如果$ω< 1/3$，就像在早期物质支配的情况下，相对于标准模型，$ϕ$的衰变注入了额外的熵，以这种方式稀释了预先存在的轴子丰度，并使较轻的轴子可行。对于失准角$0.5 < θ_i < π/\sqrt{3}$，通常的轴子窗口在早期物质支配的情况下扩展到$4 \times 10^{-9}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV，或者在动能化的情况下扩展到$2 \times 10^{-6}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 10^{-2}$ eV。有趣的是，在这样一个更宽的范围内耦合轴子光子可以探测到下一代实验，如ABRACADABRA，KLASH，ADMX，MADMAX和ORGAN。因此，对轴子暗物质的研究可能为探索宇宙大爆炸核合成之前的历史提供了一种独特的工具。
2021-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Parametrics of electromagnetic searches for axion dark matter
轻的轴子状粒子出现在许多超越标准模型物理学的理论中，并且可能构成宇宙的部分或全部暗物质。它们可以耦合到标准模型的方法之一是通过电磁$F_{μν} \tilde F^{μν}$门户，并且有一个广泛的实验计划，涵盖了几十年的质量范围，旨在通过这种耦合寻找轴子暗物质。在本文中，我们推导出限制的吸收功率，耦合灵敏度，广泛的一类这样的搜索。我们发现，标准的技术，如谐振腔和介质haloscope，可以实现O（1）-最优的轴质量平均信号功率，对于给定的体积和磁场。对于低质量（频率$\ll$ GHz）轴子，使用静态背景磁场的实验通常具有抑制的灵敏度-我们讨论了这种限制的物理学，并提出实验方法来避免它，如微波上转换实验。我们也评论其他形式的暗物质，包括暗光子的检测，以及相对论性隐藏扇区粒子的检测。
2021-04-02 hep-ex hep-ph
Status and Perspectives on Axion Searches
本文概述了轴子及类轴子粒子实验探测的现状、进展、在研项目与未来方向，涉及空腔晕镜等多种探测方式，对相关物理研究有参考价值。
2024-12-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Non-Resonant Searches for Axion-Like Particles at the LHC
我们提出了一个新的碰撞探测器的轴子样粒子（ALP），更一般的伪戈德斯通玻色子：非共振搜索，利用其与标准模型粒子的相互作用的衍生性质。ALP可以作为离壳介体参与LHC等对撞机上$2 \to 2$散射过程的$s$通道。我们通过使用Run 2 CMS公共数据推导ALP耦合到规范玻色子的新限制来增强这种新型搜索的能力，通过过程$p p \to Z Z$，$p p \to γγ$和$p p \to j j$，探测ALP参数空间中以前未探索的区域。此外，我们提出了未来的非共振搜索涉及ALP耦合到其他电弱玻色子和/或希格斯粒子。
2019-09-10 hep-ex hep-ph
Searching for the QCD Dark Matter Axion
本文回顾QCD轴子（冷暗物质候选者）的天体物理搜索、理论进展及历史，介绍其搜索现状、未来前景及正在开发的探测技术。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Time-Domain Axion Searches with Magnetic White Dwarfs
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
研究利用磁白矮星进行时域轴子搜索，开发可控背景简并框架，通过TESS观测PG~1015+014，发现高次谐波恒星变化性是主要简并因素，获得亚微电子伏特轴子限制并推导其他磁白矮星目标排名估计。
2026-07-22 astro-ph.HE hep-ph
Blazar Constraints on Axions through New Spectral Modulation Searches in 1ES 1959+650 & B2 1811+31
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文通过分析1ES 1959+650和B2 1811+31的光谱调制数据，研究轴子与光子耦合，排除了轴子质量在10^-9 eV至10^-8 eV范围内的可能性，并探讨了模型不确定性对约束的影响。
2026-03-13 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Targets for Axion-like Particle Searches
许多现有的和拟议的针对QCD轴子暗物质（DM）的实验也可以寻找广泛的类轴子粒子（ALP）。我们分析了实验的敏感性，电磁耦合ALP DM在不同的宇宙学场景的遗物丰度设置的错位机制。我们获得基准DM目标的标准热宇宙学，一个前核合成期的早期物质统治，和一个时期的kination。这些目标在理论上是简单的，并且假设$\mathcal{O}(1)$未对准角，从而避免初始条件的微调。我们发现，一些实验将有敏感性，这些ALP DM目标之前，他们是敏感的QCD轴子，和其他人可以潜在地达到有趣的目标低于QCD带。ALP DM丰度也取决于ALP质量的来源。由强动力学（如QCD轴子）产生的依赖于温度的质量对应于具有较小衰变常数的DM候选者，从而导致更好的检测前景。
2019-05-16 astro-ph.CO hep-ph
LHC as an Axion Factory: Probing an Axion Explanation for $(g-2)_μ$ with Exotic Higgs Decays
我们认为，一个大的区域，到目前为止不受约束的参数空间的类轴子粒子（ALP），他们的耦合到标准模型的顺序为$(0.01\!-\!1)\,\mbox{TeV}^{-1}$，可以探索通过搜索的异国情调的希格斯衰变$h\to Za$和$h\to aa$在运行2的大型强子对撞机。几乎可以通过搜索这些衰变和随后的衰变$a\toγγ$来探测ALP可以解释μ子异常磁矩的整个区域，即使相关的耦合被环路抑制并且$a\toγγ$分支比小于~1。
2017-04-26 hep-ph
CP-violating axion interactions II: axions as Dark Matter
本研究针对轴子暗物质背景下的CP破坏相互作用，对比第五力实验、振荡常数探测、电偶极矩实验三类方案的灵敏度，明确了不同方案在小质量轴子区间的性能差异。
2023-12-18 hep-ph physics.atom-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
Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Detection Searches, Beam-Dump Experiments, and the $H_0$ Tension
由于其稳定性，隐藏的暗物质是一个看似合理的暗物质候选者，但由于与最小形式的标准模型粒子的微弱相互作用，直接实验搜索非常困难。然后，我们介绍了一个轴子，$a$，连接隐藏的暗物质和标准模型粒子，并检查当前的限制和未来的前景直接暗物质搜索和束流转储实验。我们发现两个参数区域周围的$m_a = {\cal O}(10)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{5})$ GeV和$m_a = {\cal O}(100)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{4})$ GeV的暗物质和轴子分别在未来的实验，如PICO-500和SHiP的范围内。我们还注意到，主要由轴子衰变产生的隐藏光子与$ΔN_{\rm eff} \simeq 0.6$一起贡献给暗辐射，这可以松弛$H_0$张力。
2019-09-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Experimental Challenges Involved in Searches for Axion-Like Particles and Nonlinear Quantum Electrodynamic Effects by Sensitive Optical Techniques
本文讨论了迄今为止用于测量真空中强横向磁场产生的激光偏振态变化的实验技术。我们指出了可能出现的文物，在这样的实验中，特别是最近的PVLAS观测和以前的研究结果的BFRT合作。我们的观测是基于光子噪声限制相干零差干涉仪的研究，该干涉仪的偏振灵敏度为2 × 10 ^-8 rad Hz^（1/2）mW^（-1/2）。
2007-04-05 hep-ph hep-th
Prospects for solar axions searches with crystals via Bragg scattering
由于普里马科夫相干转换太阳轴子到光子通过布拉格散射在几个固态探测器的预期信号的计算，并与目前和未来的实验灵敏度进行比较。在可预见的将来，可以用晶体探测器探测出m_a > 0.03 eV的轴子窗口（目前还不能用其他技术探测到），以将轴子-光子耦合常数限制在日震学的最新界限之下。相反，在这种设备的灵敏度区域中的正信号将意味着重新审视针对相同范围的轴子质量导出的其他更严格的天体物理极限。将这种技术应用于正在Canfranc地下实验室采集数据的COSME锗探测器，可获得95%的C.L.极限g_a < 2.8 10^-9 GeV^-1。
1999-12-23 astro-ph hep-ph
Constraining R-axion models through dijet searches at the LHC
在强子对撞机上寻找新的100 GeV的大质量共振，有效地耦合到色态是一个非常具有挑战性的问题，主要是由于在这个能量下存在大的QCD多喷流背景，使得在LHC上的搜索特别困难。最近，人们意识到，这些大的背景可以克服要求一个高$p_T$喷流从初始状态辐射（ISR）和通过新的喷流重建技术，通过该技术产生的强子化产品的大规模共振重建为脂肪喷流，一个独特的大半径喷流。ATLAS和CMS合作组织最近报告了对与ISR喷气机相关的单个脂肪喷气机的实验特征的搜索。动力学超对称性破缺与R对称性自发破缺的模型会产生一种称为R-轴子的伪南布-戈德斯通玻色子，它自然倾向于轻。在参数空间区域，异常的R-轴子耦合胶子的提升，这些模型可以测试对这些新的LHC dijet搜索。考虑到CMS搜索，我们将$q_μ$统计方法应用于信号事件对仅背景期望，得到95% C. L.对于特定信使扇区，即R-轴子质量$m_a$、衰减常数$f_a$和颜色信使$N$的数量，对最相关的模型参数的排除限制，这些限制适合于应用于具有轴子样粒子的更一般的模型。
2019-01-06 hep-ex hep-ph
Axions 05
本文简要地回顾了强CP问题及其通过轴子的存在而解决的方法。加速器搜索、红巨星演化和SN 1987 a中微子脉冲持续时间的综合限制要求轴子质量$m_a$小于$3 \cdot 10^{-3}$ eV。另一方面，轴子不过于接近宇宙的要求意味着$m_a$的下限为$10^{-6}$ eV。然而，这个下限可以以多种方式放宽。如果$m_a$接近下限，那么轴子以（非常）冷的暗物质的形式对宇宙的能量密度有重要贡献。在地球上寻找暗物质轴子的方法是在一个充满磁场的电磁腔中激发它们转化为微波光子。利用这种技术，在轴子暗物质实验中对局部晕密度进行了限制。我将给出一个关于ADMX及其目前正在建设中的升级的状态报告。我还将报告最近太阳轴子搜索和激光实验的结果。
2005-10-02 hep-ph
Axion-like Particle Searches at DarkQuest
在质子束定靶实验中，可以大量产生与标准模型相互作用的类轴子粒子。因此，寻找它们的位移衰变是寻找质量在MeV到GeV范围内的ALP的有效搜索策略。聚焦于ALP主要与光子或胶子相互作用的基准模型，我们表明费米实验室的DarkQuest实验将能够测试以前无法访问的参数空间。我们特别注意的胶子耦合ALP生产和衰变计算，这已被证明是一个问题，在许多现有的预测的自洽性。我们还应用这些结果来探索ALP参数空间中现有的约束。
2022-02-06 hep-ex hep-ph
Searches for axioelectric effect of solar axions with BGO-scintillator and BGO-bolometer detectors
用BGO探测器对$p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收进行了研究。得到了一个与模型无关的关于轴子-核子$g_{AN}^3$和轴子-电子$g_{Ae}$耦合常数乘积的极限：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$（90% C. L.）
2015-01-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Microwave cavity searches for low-frequency axion dark matter
对于低质量（频率$\ll$ GHz）轴子，如果使用静态背景磁场，寻找轴子-光子-光子耦合的暗物质探测实验通常具有抑制的灵敏度。这种几何抑制可以通过使用高频振荡背景场来减轻。在这里，我们提出了一个高层次的草图这样的实验，使用超导腔在$\sim$ GHz的频率。我们讨论的物理限制所产生的信号功率腔的属性，并指出腔的几何形状，可以规避这些限制。我们还考虑了背景，包括振动噪声和驱动信号泄漏，可能会影响灵敏度。虽然实际的微波场强度明显低于可达到的静态磁场，但缺乏几何抑制和较高的品质因数可能使超导腔实验在某些情况下具有竞争力。
2020-06-13 hep-ex hep-ph
Experimental Searches for the Axion and Axion-like Particles
在预测40年后，轴子仍然是强CP问题最令人信服的解决方案，也是一个动机良好的暗物质候选者，激发了大量基于轴子-光子混合的优雅和超灵敏实验。本报告审查了几个方面的实验情况。微波腔实验在微电子伏范围内寻找暗物质轴子方面取得了很大进展，可能扩展到100 μ eV。然而，在过去的几年里，人们已经认识到，轴子在整个弦论中是普遍存在的，但其质量自然落在纳电子伏特范围内，基于NMR的研究正在发展中。近年来，对太阳燃烧的核心发射出的轴子的研究，以及基于光子再生的纯实验室实验都取得了长足的进步，并为未来十年提出了雄心勃勃的项目。这些活动都推动了技术的发展，使敏感性和群众影响力大幅提高。此外，每种模态也被用来寻找更广义的轴子类粒子，这也将在本报告中讨论。我们希望，甚至乐观地认为，下一次对这一主题的回顾将涉及轴子的发现、它的性质以及它作为早期宇宙学和结构形成的探测器的利用。
2016-01-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Effects of Cosmic Muons on $μ$eV-to-meV Scale Axion Dark Matter Searches
University of Washington（华盛顿大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
研究宇宙μ子在μeV到meV能级下的同步辐射对轴子暗物质探测的背景影响，采用GEANT4模拟并分析同步辐射功率谱，指出当前实验受高质量因子和精细能量分辨率保护，但未来广谱实验可能面临风险。
2026-03-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Cavity-mode couplings in axion dark matter searches
Korea University Sejong Campus（韩国大学世宗校区）
本文研究了轴子暗物质搜索中双端口腔体系统的模式耦合影响，发现一端口的耦合强度依赖另一端口，从而影响腔体 unloaded 质量因子的耦合系数。扫描率可抵消强耦合端的系统贡献，剩余不确定性仅来自弱耦合端，建议测量弱耦合端耦合强度以恢复实验灵敏度。
2026-08-25 hep-ex hep-ph
Axions and Axion-like Particles
我回顾了轴子的理论动机，并提出了更新的实验状态的轴子搜索。最后，我对类轴子粒子物理学的某些方面进行了评论。
2002-09-12 hep-ph
CP-violating axion interactions in effective field theory
引入轴子来解释QCD中观测到的$\bar θ$项的微小性。标准模型扩展通常包含CP破坏的新来源，例如解释宇宙的重子不对称性。在存在额外的CP破坏源的情况下，Peccei-Quinn机制不能消除所有CP破坏，导致轴子和标准模型场之间的CP奇相互作用。在这项工作中，我们使用有效场论参数化通用源的超越标准模型CP破坏。我们利用手征微扰理论系统地计算了由此产生的轴子与轻子和强子的CP奇耦合。我们详细讨论了现象学的CP奇轴子耦合和比较限制轴子搜索，如第五力和电偶极子搜索和天体物理学，直接限制CP违反运营商从电偶极矩实验。虽然电偶极矩搜索的限制是严格的，拟议的ARIADNE实验可以潜在地改善现有的限制在一个窗口的轴子质量。
2022-05-13 hep-ph nucl-th
