Combined Limit on the Photon Mass with Nine Localized Fast Radio Bursts
光子的非零质量假设可以产生与频率相关的光的光的色散，这导致来自给定瞬态源的具有不同频率的光子的到达时间差。河外快速射电暴（FRB）具有低频发射、短持续时间和长传播距离的特点，是约束光子$m_γ$静止质量的优良天体物理探测器。然而，推导$m_γ$的极限是复杂的，从等离子体和非零光子质量效应预期的色散的类似的频率依赖性。如果有少量的FRB红移测量数据可用，等离子体和光子质量对色散测度（DM）的不同红移依赖性可能能够在测试光子质量时打破色散简并。到目前为止，已经报道了9个具有红移测量的FRB，这可以将这个想法变为现实。考虑到DM的贡献，从等离子体和一个可能的光子质量，我们使用的9个FRB的数据，以获得$m_γ\leq7.1\times10^{-51}\;{\rm kg}$的组合限制，或相当于$m_γ\leq4.0\times10^{-15}\; {\rm eV}/c^{2}$在68\%的置信水平，这基本上是一样好，或代表了7倍的改进，比以前的限制，由单一的FRB。此外，一个合理的估计DM的贡献，从宿主星系，$\rm DM_{host}$，可以同时实现在我们的分析。FRB本地化的快速进展将进一步收紧对$m_γ$和$\rm DM_{host}$的限制。
2020-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The CHIME Fast Radio Burst Population Does Not Track the Star Formation History of the Universe
快速射电暴（FRB）的红移分布没有得到很好的约束。银河系FRB 200428与年轻磁星SGR 1935+2154的关联提出了一个工作假设，即FRB源跟踪宇宙的恒星形成历史。然而，FRB 20200120 E与附近星系M81中的一个球状星团有关的发现，对这种假设提出了质疑。我们应用Monte Carlo方法在以前的工作中开发的测试不同的FRB红移分布模型对最近发布的第一CHIME FRB目录的分布在特定的注量，外部色散措施（$\rm DM_E$），和推断的各向同性能量。我们的研究结果清楚地排除了所有FRB都跟踪宇宙恒星形成历史的假设。假设所有的FRB跟踪积累的恒星在整个历史上描述的数据更好，但仍然不能满足$\rm DM_E$和能量标准。数据似乎更好地建模与调用一个显着的延迟相对于恒星形成的红移分布模型或混合模型调用一个占主导地位的延迟人口和次主导的恒星形成人口。我们讨论了FRB源模型这一发现的影响。
2022-01-19 astro-ph.HE
New Limits on the Photon Mass with Radio Pulsars in the Magellanic Clouds
在假设天文源色散的频率依赖性主要由非零光子质量效应贡献的情况下，可以估计光子静止质量的保守约束。光子质量的限制已经通过蟹状星云脉冲星的光发射较早，但我们证明，这些限制可以显着改善与分散措施（DM）测量的射电望远镜在大，小麦哲伦云。通过对麦哲伦星云和麦哲伦星云的距离进行DM测量，我们得到了一个严格的光子质量上限，该上限低至$m_γ \leq2.0\times10^{-45}~\rm{g}$，比蟹状星云脉冲星的限制至少小4个数量级。虽然我们的极限不如目前在宇宙学距离上对快速射电爆发（FRB 150418）的最佳结果（$\sim10^{-47}~\rm{g}$）那么严格，但FRB 150418的宇宙学起源仍有争议;当FRB 150418具有河外起源（$\sim10^{-45}~\rm{g}$）时，我们的极限可以达到与FRB 150418相同的高精度。
2016-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounding the photon mass with cosmological propagation of fast radio bursts
光子是电磁场的基本量子，在麦克斯韦理论中，光子的质量$m_γ$应严格为零。但并不是所有的理论都采用这种假设。如果光子的静止质量不为零，那么不同频率的光子在经过一段固定的距离后，它们之间会有一个额外的时间延迟。通过对时间延迟的分析，可以测量或约束光子质量。快速射电暴（FRB）--以毫秒级持续时间和宇宙学传播为特征的瞬态射电暴--是约束$m_γ$的极好的天体物理实验室。在这项工作中，我们使用的贝叶斯框架约束$m_γ$的129个FRB的目录。结果，我们得到了一个新的光子质量的限制，$m_γ \leq 3.1\times 10^{-51}\rm\,kg\simeq 1.7 \times 10^{-15}\,eV/c^2$（$m_γ \leq 3.9\times 10^{-51}\rm\,kg \simeq 2.2 \times 10^{-15}\,eV/c^2$）在$68\%$ $(95\%$）的置信水平。该结果代表了纯粹从光传播的运动学分析的最佳极限。在不久的将来，随着FRB数目的增加，对FRB红移的更精确测量，以及对色散测度（DM）起源的认识的完善，光子质量的约束将变得更紧。
2021-08-18 astro-ph.HE hep-ph
Constraining violations of the Weak Equivalence Principle Using CHIME FRBs
爱因斯坦的广义相对论（GR）是现代天文学和天体物理学的基础。检验广义相对论基本假设的有效性是很重要的。在这项工作中，我们测试了一个可能违反弱等效原则（WEP），即，如果光子的速度在不同频率处略有不同，则可能存在由引力场的作用引起的不同频率的光子之间的时滞。我们使用快速无线电爆发（FRB），这是在无线电频率范围内检测到的毫秒级时间尺度的天文瞬变。在宇宙学距离上，FRB的累积时间延迟可以由FRB源和观测者之间的等离子体以及信号路径上的引力场引起。我们使用后牛顿形式主义（PPN）参数$Δγ$分离由于色散和引力场引起的延迟，该参数通过单位测试质量定义了由于重力引起的空间曲率。我们没有检测到任何时间延迟FRB，但得到严格的限制上的上限$Δγ$。对于具有$z = 1.83 \pm 0.28$和$ν_{obs}$ = $676.5\,{\rm MHz}$的FRB 20181117 C，分别在log（$Δγ$）= $-21.58 ^{+0.10}_{-0.12}$和log（$Δγ$ / $r_{\rm E}$）= $-21.75 ^{+0.10}_{-0.14}$处获得最佳可能约束，其中$r_{\rm E}$是相同FRB信号的两个光子的能量比。这个约束比之前用FRB得到的约束好一个数量级，比用其他宇宙学来源得到的任何约束都要严格五个数量级。
2021-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Fast-radio-burst-associated X-ray Bursts: Inverse Compton Scattering of Radio Photons by an Extreme Pair Flow During Magnetosphere Activities
提出极端粒子对流的逆康普顿散射模型，解释磁星SGR J1935+2154的FRB 200428及2022年成协X射线暴的高截断能量、陡幂律指数及到达时间偏移等观测特征。
2025-07-16 astro-ph.HE
Revisiting constraints on the photon rest mass with cosmological fast radio bursts
本研究利用23个已定位快速射电暴的色散量-红移数据，结合多宇宙学观测数据与IllustrisTNG模拟，更精准地约束了光子静质量上限，同时合理估算了星系际介质重子占比，为相关研究提供了更可靠的观测限制。
2023-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Limits on Einstein's Equivalence Principle from the first localized Fast Radio Burst FRB 150418
快速射电暴最近被用来限制爱因斯坦的等效原理，通过观测不同无线电频率的光子之间的时间延迟，由\citet{wei15}。这些对微分后牛顿参数（$Δγ<2.52\times10^{-8}$）的限制是迄今为止最好的，但仍然依赖于不确定的假设，即色散和重力延迟对观察到的时间延迟和到FRB的距离的相对贡献。同样是最近，第一个FRB宿主星系可能已经被确认，提供了第一个基于红移的距离估计FRB 150418 \citep{kea16}。此外，FRB 150418的\omegaigm估计值与$Λ$ CDM模型和WMAP观测值所预期的\omegaigm之间的一致性导致人们得出结论，FRB 150418观测到的时间延迟高度受色散的影响，任何引力延迟都是小的贡献者。这表明对$Δγ$的限制更加严格。在本文中，\citet{wei15}的技术应用于FRB 150418产生的限制$Δγ< 1 - 2\times10^{-9}$，大约一个数量级优于以前的限制，并符合预期的\citet{wei15}的色散延迟是从其他影响分开，可以实现什么。未来的实质性改善，这种限制将取决于准确地确定个别电离成分的总观测时间延迟FRB的贡献。
2016-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on extended axion structures from the lensing of fast radio bursts
本文利用快速射电暴透镜效应约束轴子星性质，发现CHIME未观测到透镜事件可探测质量≳10^{-2}倍太阳质量的轴子星，对应轴子质量≲10^{-10} eV，且其灵敏度可与光学微引力透镜搜寻相竞争。
2025-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Upper limits on Einstein's weak equivalence principle placed by uncertainties of dispersion measures of fast radio bursts
快速射电暴（FRB）是发生在宇宙学距离上的具有毫秒时间尺度的天文瞬变。观察到的每个FRB的不同能量之间的时间滞后由观察到的频率的平方反比定律很好地描述，即，离散度因此，FRB提供了一个理想的实验室来测试爱因斯坦的弱等效原理（WEP）：在引力势下具有不同能量的光子之间的假设时间滞后。如果违反了WEP，这些证据应该在色散测量的观测不确定性范围内暴露出来，除非违反WEP也取决于观测频率的平方反比。在这项工作中，我们限制了不同能量的光子之间的伽玛参数（$Δγ$）的差异使用FRB色散措施的观测不确定性，其中$Δγ=0$爱因斯坦的广义相对论。采用宇宙学源的平均“夏皮罗时间延迟”，$z=1.6\pm0.3$的FRB 121002和$z=1.0\pm0.2$的FRB 180817.J1533+42分别对$\logΔγ<-20.8\pm0.1$和$\log(Δγ/r_{E}) < -20.9\pm0.2$施加了最严格的约束，其中$r_{E}$是光子之间的能量比。前者是约三个数量级低于其他天体物理源在以前的作品下相同的形式化的Shapiro时间延迟，而后者是迄今为止最严格的约束。
2021-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
RDM-stars as sources of fast radio bursts
在这项工作中，我们考虑了最近制定的模型的黑洞与径向定向流的暗物质（RDM星）。在这个模型中，量子引力（QG）的截断在恒星内部产生了一个普朗克密度的核心，充满了普朗克质量粒子的气体。此外，在该模型中，快速射电暴（FRB）可以经由以下机制产生。一个小行星质量的物体落在RDM星上。由于在内部有很大的引力，RDM星作为一个强大的加速器工作，将组成物体的核子提升到极高的能量。在与核心碰撞时，核子进入与组成核心的普朗克粒子的深度非弹性反应。这个过程之后是高能光子的受激发射。在外面的路上，这些光子受到强烈的红移因子的影响，将它们的频率降到射电谐振子，结果产生了FRB。一个简单的计算给出了0.6GHz的特征频率上限FRB。通过衰减因子，它被拉伸到0.35- 8 GHz的范围，与可观察到的FRB频率很好地拟合。我们还讨论了其他FRB参数的重建框架的模型。
2019-01-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Revised constraints on the photon mass from well-localized fast radio bursts
本文利用 17 个精确定位快速射电暴的色散量数据，通过贝叶斯推断给出光子质量严格上限，并指出样本扩大难以显著提升约束能力。
2023-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Bounding the photon mass with gravitationally lensed fast radio bursts
本文利用强透镜快速射电暴的时间延迟和通量比，在点质量加外部剪切模型下，推导出光子质量上限，较以往结果改进1-2个数量级。
2025-01-25 astro-ph.HE
New test of weak equivalence principle using polarized light from astrophysical events
爱因斯坦的弱等效原理（weak equivalence principle，WEP）指出，任何自由下落的、不带电的测试粒子都遵循相同的轨迹，而与其内部结构和成分无关。由于光子的偏振被认为是其内部结构的一部分，我们建议，偏振光子从天体物理瞬态，如伽马射线暴（GRB）和快速射电暴（FRB），可以用来限制WEP通过夏皮罗时间延迟效应的准确性。假设Laniakea超星系团的引力势是导致不同偏振光子到达时间延迟的主要原因，我们证明了GRB 120308 A的偏振光辐射的参数化后牛顿参数$γ$值之差的严格上限为$Δγ<1.2\times10^{-10}$，GRB 100826 A的偏振γ射线辐射的参数化后牛顿参数$Δγ<1.2\times10^{-10}$值之差的严格上限为$Δγ<1.2\times10^{-10}$，而FRB 150807的极化无线电发射是$Δγ<2.2\times10^{-16}$。这是第一次直接验证的WEP的多波段光子具有不同的偏振。特别是，FRB 150807的结果提供了迄今为止对WEP偏差的最严格限制，将先前基于具有不同能量的蟹状星云脉冲星光子的最佳结果提高了一个数量级。
2017-05-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Testing Einstein's Equivalence Principle with Fast Radio Bursts
爱因斯坦的等效原理（EEP）的准确性可以用观测到的天文源发射的相关粒子或光子之间的时间延迟来检验。假设作为一个下限的时间延迟主要是由银河系的引力势，我们证明了快速射电暴（FRB）的宇宙起源可以用来约束EEP与高精度。以FRB 110220和两个可能的FRB/伽马射线暴缔合系统（FRB/GRB 101011 A和FRB/GRB 100704 A）为例，得到了参数化后牛顿参数$γ$值之差的严格上限，最低可达$\left[γ(1.23\; \rm GHz)-γ(1.45\; \rm GHz)\right]<4.36\times10^{-9}$ .这提供了迄今为止最严格的限制EEP通过相对微分变化的$γ$参数在无线电能量，提高了1至2个数量级的其他能源的超新星1987 A和伽玛暴的基础上以前的结果。
2015-12-24 astro-ph.HE gr-qc
On the origin of fast radio bursts (FRBs)
我们推导出与FRB 121102相关的持久源的严格约束条件：尺寸$10^{17}$ cm $<R<10^{18}$ cm，年龄$<300$ yr，特征电子能量$\varepsilon_e\sim0.3$ GeV，总能量$\sim10^{49}$ erg。热辐射等离子体被质量为$M_c<0.03 (R/10^{17.5}{\rm cm})^4 M_\odot$的冷等离子体限制。该源几乎已被分辨，并且可以通过10 GHz的观测来分辨。$\varepsilon_e\sim m_p c^2$的事实表明，热等离子体是由一个温和的相对论性，$M\sim10^{-5} M_\odot$壳，传播到一个扩展的环境介质或碰撞质量$M_c$的预先喷射壳的喷射产生。推断的等离子体性质与典型的“磁星风星云”模型预测不一致。我们提出了一个产生FRB的物理机制（独立于持久源模型）：从底层致密天体$R_s\sim10^{6}$ cm（具有高度相对论性的壳层，能量为$E_s=10^{41}$ erg，洛伦兹因子为$γ_s$ ~ $10^3$）喷射到周围密度为$n\sim0.1/cm^3$的e-p等离子体中（与FRB 121102产生持久发射的等离子体推断一致）。这样的壳喷射与典型的FRB事件的能量导致等离子体条件适合于强同步脉泽发射在GHz范围内，$ν_{ coh.}\sim0.5(E/10^{41}erg)^{1…
2017-05-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observational Signatures: Shadow cast by the effective metric of photons for black holes with rational non-linear electrodynamics
本研究探讨非线性电动力学黑洞的光子有效度量的阴影，发现磁荷增大视界与发射范围，直接发射主导，强度高于史瓦西黑洞。
2024-02-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Cosmology-independent Photon Mass Limits from Localized Fast Radio Bursts by using Artificial Neural Networks
为避免预设宇宙学模型导致的循环论证，本研究利用人工神经网络重构哈勃参数，结合32个精确定位FRBs观测数据，首次推导出与宇宙学无关的河外源光子质量上限。
2024-04-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Detecting Extragalactic Axion-like Dark Matter with Polarization Measurements of Fast Radio Bursts
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）
本研究利用FAST对FRB 20220912A的偏振测量，搜索河外星系轴子类暗物质，给出了耦合常数上限，提供了一种互补的探测途径。
2026-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounding the Photon Mass with Ultrawide Bandwidth Pulsar Timing Data and Dedispersed Pulses of Fast Radio Bursts
本文首次推导非零质量光子在等离子体中的色散关系，并利用PPTA超宽带脉冲星计时数据与快速射电暴消色散脉冲将光子质量上限约束至9.52×10⁻⁴⁶ kg。
2024-04-03 astro-ph.HE
