Effects of Finite Material Size On Axion-magnon Conversion
本文系统分析了轴子-磁振子转换率对目标材料尺寸的依赖性，指出当轴子德布罗意波长较短时有限动量磁振子模式可被激发，并讨论了该效应在探测相对论性轴子和较重质量轴子暗物质中的重要性。
2024-02-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Axion Magnetic Resonance: A Novel Enhancement in Axion-Photon Conversion
该研究提出轴子磁共振新机制，通过磁场的空间或时间变化抵消轴子与光子色散差以增强转换效率，可将ALPS II实验在特定轴子质量下的耦合探测范围提升两个数量级。
2024-09-11 hep-ex hep-ph
Axion-photon conversion in strongly magnetised plasmas
轴子暗物质可以在中子星的磁层中共振转化为光子，可能会产生地球上可观测到的无线电信号。这种间接探测轴子暗物质的方法最近在文献中受到了极大的关注。无线电信号的计算因多种效应而变得复杂;最重要的是，轴子到中子星上的引力下落将它们加速到半相对论速度，而中子星的磁层是高度各向异性的。这两个因素都使轴子到光子的转换计算复杂化。在这项工作中，我们提出了第一个完全三维计算的轴子光子转换在高度磁化各向异性介质。根据轴子轨迹，这种计算导致转换的数量级差异相比，到目前为止在文献中使用的简化的一维计算，改变所产生的光子的方向性。我们的结果将对人们在望远镜中观察到的无线电信号产生重要影响。
2021-11-09 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion bubbles in the presence of ALP resonant conversion
研究ALP共振转换对QCD轴子气泡形成的影响，发现ALP能量转移可抑制背景温度，进而影响原初黑洞形成。
2025-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter Detection by Superconducting Resonant Frequency Conversion
我们提出了一种方法来寻找轴子暗物质与一个专门设计的超导射频腔，目标质量$m_a \lesssim 10^{-6} \text{ eV}$的轴子。我们的方法利用轴子诱导的频率$\sim$ GHz的近简并共振模式之间的转换。通过改变两种模式之间的频率分裂来实现对轴子质量的扫描。与传统方法相比，这允许用于轻于GHz的轴子的参数增强的信号功率。投影灵敏度覆盖了$10^{-8} \text{ eV} \lesssim m_a \lesssim10^{-6} \text{ eV}$的QCD轴子暗物质和像$m_a \sim 10^{-14} \text{ eV}$一样轻的类轴子暗物质的未探索的参数空间。
2019-12-23 hep-ex hep-ph
130GeV gamma-ray line through axion conversion
我们将轴子-光子转换机制应用于费米卫星观测到的130 GeV $γ$射线谱线。在银河系中心附近，一些天体物理源和/或粒子暗物质可以产生高能轴子（或类轴子粒子），轴子在飞向地球的过程中在银河系磁场中转化为$γ$射线。由于连续$γ$射线和反质子的产生在轴子的产生中被充分抑制，这种情况符合130 GeV的$γ$射线线，而不与宇宙射线测量相冲突。我们推导了暗物质的轴子产生截面和衰变率，以拟合作为轴子参数函数的$γ$射线过剩。在这种情况下，$γ$射线的空间分布取决于暗物质分布和磁场配置，这将通过未来的$γ$射线观测进行测试，例如，H.E.S.S. II、CTA和伽马-400。作为一个说明性的例子，我们研究现实的超对称轴子模型，并显示出良好的参数，很好地适合$γ$射线过剩。
2015-04-27 astro-ph.CO hep-ph
Constraining resonant photon-axion conversions in the Early Universe
在宇宙的热历史中，原始磁场的存在会引起光子和类轴子粒子（ALP）之间的共振转换。这些转换会扭曲宇宙微波背景（CMB）的黑体光谱。在这种情况下，我们推导出的光子ALP共振转换使用高精度的宇宙背景探测器上的FIRAS仪器收集的CMB光谱数据的界限。我们得到了光子-ALP耦合常数g乘以磁场强度B的乘积的上限，当ALP质量低于eV时，g B > 10^{-13} GeV^{-1} nG。
2009-08-06 astro-ph.CO hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-Photon Conversion and Effects on 21cm Observation
最近，EDGES实验在无线电波中发现了21 cm吸收信号的增强，这可能是重子的反常冷却或宇宙微波背景光子的加热。在本文中，我们追求后一种可能性。我们指出，在星系际磁场的作用下，由类轴子粒子组成的暗辐射可以共振转化为光子，从而有效地加热了EDGES实验所需频率范围内的辐射。这可以解释边缘异常。
2018-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Photon-Axion conversions in transversely inhomogeneous magnetic fields
在平面波程函近似下，计算了强横向梯度外磁场中光子-轴子转换几率。我们发现它通常小于可比的均匀情况。对光子-轴子分裂现象给出了一些见解。
2010-03-01 hep-ph
A First Look on 3D Effects in Open Axion Haloscopes
我们探讨有限尺寸的3D效果在开放的轴子haloscopes，如碟形天线，介质盘和最小的介质haloscopes组成的镜子和一个介质盘。特别是介电Haloscope是一种很有前途的新方法，用于检测质量范围在$40\,μ{\rm eV}$以上的暗物质轴子。通过使用两个专门的独立的方法-有限元方法和傅立叶光学的基础上-我们计算的电磁场在这些设置预期在存在的轴子暗物质领域。这使我们能够研究衍射和近场效应的实际大小的实验设置，与早期的理想化的一维研究与无限扩展的镜子和磁盘。我们还研究了轴子速度效应和磁盘平铺。衍射效应被发现变得不太相关，对更大的轴子质量和更大的磁盘半径，例如针对在全尺寸介电haloscopes，如MADMAX。我们的研究的见解不仅提供了一个现实的建模开放轴子暗物质搜索实验一般的基础，他们也特别是考虑到3D效果的介电haloscope的第一个结果。
2019-08-22 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Revisiting longitudinal plasmon-axion conversion in external magnetic fields
在存在外部磁场的情况下，轴子和光子混合。特别地，纵向等离子体激元的色散关系总是与轴子的色散关系交叉（对于小轴子质量），从而导致共振转换。利用热场论，我们简明地推导出轴子发射率，将其应用于天体物理和实验室的情况。对于太阳，取决于磁场分布等离子体激元-轴子转换可以在低能量（$\lesssim 200\,$ eV）下主导Primakoff生产。这为未来的太阳望远镜提供了一个新的轴子源，如果发现的话，将探测太阳的磁场结构。在白矮星（WD）的情况下，等离子体-轴子转换提供了一个纯光子耦合探测的轴子，这可能有助于显着低质量的WD。最后，我们重新推导和确认最近提出的等离子体haloscopes的轴子吸收率。
2020-06-04 hep-ph
Axion/Hidden-Photon Dark Matter Conversion into Condensed Matter Axion
QCD轴子或类轴子粒子是宇宙中暗物质的候选者。另一方面，在某些凝聚态系统中存在类轴子激发，这意味着凝聚态轴子与暗物质粒子之间可能存在相互作用。在量子水平上讨论了反铁磁绝缘体中凝聚态轴子与集体自旋波激发之间的关系。为发现暗物质信号，估算了亮暗物质（如基本粒子轴子或隐藏光子）向凝聚态物质轴子的转化率。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall hep-ph
Weighing the Solar Axion
轴子太阳望远镜通过在指向太阳的强实验室磁体中进行逆普里马科夫转换来搜索太阳轴子和类轴子粒子。虽然太阳镜总是可以测量轴子与光子的耦合，但转换信号与小于0.02 eV的轴子的质量无关。另一方面，由于轴子-光子振荡破坏了沿磁体的转换的相干性，高于该值的质量具有被抑制的信号。然而，这两个制度之间的轴子转换信号中存在的光谱振荡是高度依赖于轴子质量。我们表明，这些振荡是可观察到的现实的能量分辨率，并可用于确定轴子质量的百分比水平的精度。使用即将到来的日光镜IAXO的预测，我们表明，$>3σ$敏感性的非零轴子质量之间的$3 \times 10^{-3}$和$10^{-1}$ eV的Primakoff和轴子电子太阳通量是可能的。
2019-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Search for Solar Axions Produced by Primakoff Conversion Using Resonant Absorption by $^{169}$Tm Nuclei
研究了$^{169}$ Tm核对Primakoff太阳轴子的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\to ^{169}$ Tm $^*$ $\to ^{169}$ Tm $ + γ$（8.41 keV）。为此目的，使用Si（Li）检测器和置于低背景设置内的$^{169}$ Tm靶。结果得到了一个新的轴子-光子耦合和轴子质量的限制条件：$g_{Aγ}({GeV}^{-1})\cdot m_A(eV)\leq1.36\cdot10^{-5}$（90% c.l.）。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子质量的上限-- $m_A\leq$ 191 eV（90% c. l）。
2009-04-22 hep-ex hep-ph
Total cross-section for photon-axion conversions in external electromagnetic field
我们重新考虑了光子在外电磁场中，即在波导的静态场和周期场中的转换。转换的总截面进行了详细的评估。结果表明，在较强的外电磁场作用下，可以获得足够大的截面来测量轴子的产生。在波导中，在低能量处存在共振转换，其截面值大大增加
2014-02-20 hep-ph
Probing Axion-Photon conversion via circular polarization imprints in the CMB $V$-mode observations
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文提出利用CMB V模式观测中的圆偏振印记来约束轴子类粒子的参数空间，通过研究轴子-光子转换机制在宇宙微波背景中的影响，探讨了磁场对光子圆偏振度的影响，并指出在最优情况下，40 GHz的CLASS观测可以探测到之前未被约束的轴子-光子耦合参数范围。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Radio Signals from Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
我们表明，轴子暗物质（DM）可以通过从中子星发射的窄无线电线检测。中子星的磁层拥有一个强大的磁场和等离子体频率，该频率朝着中子星表面增加。当轴子穿过磁层时，它们可以在等离子体频率等于轴子质量的半径附近的狭窄区域内共振转换为无线电光子。信号的带宽由远离中子星的小DM速度色散设定。我们解决了轴子光子混合方程，包括磁化等离子体和相关的各向异性介电张量的全面处理，以获得转换概率。我们讨论了可能的中子星目标，以及它们如何探测质量范围为~0.2-40 $μ$ eV的QCD轴子参数空间。
2018-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Resonant axion-plasmon conversion in neutron star magnetospheres
本研究探讨磁星磁层中类似中微子MSW效应的共振轴子-等离子体激元转换对轴子-光子转换射电信号的影响，发现其会降低光子通量和望远镜灵敏度，需重新评估实验约束并改进探测策略。
2025-02-18 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
Photon - Axion Conversion Cross Sections in a Resonant Cavity
用费曼图方法详细研究了最低模谐振腔中的光子-轴子转换。给出了微分截面并进行了数值计算。结果表明，所考虑的过程中，有一个谐振转换，其中的转换截面是远远大于那些在相同的条件下的波导。根据我们的结果给出了对实验条件的一些估计。
2006-11-20 hep-ph
Experimental determination of axion signal power of dish antennas and dielectric haloscopes using the reciprocity approach
本文利用互易方法通过直接测量确定碟形天线与介质晕探测器的轴子信号功率，首次量化了天线驻波和高阶模扰动等系统效应，验证了该方法的可靠性。
2024-04-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Axion Cloud Decay due to the Axion-photon Conversion with Multi-pole Background Magnetic Fields
本文研究多极背景磁场下轴子-光子转换导致的轴子云衰变，发现衰变率显著依赖方位角量子数，且可达到或超过超辐射不稳定性增长率。
2023-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonant conversion of axion dark radiation into terahertz electromagnetic radiation in a neutron star magnetosphere
本研究发现中子星磁层中轴子-光子转化存在质量匹配共振和Euler-Heisenberg辅助共振两种模式，重点研究后者介导的相对论轴子暗辐射转化，计算不同参数下的电磁辐射，指出产生可探测信号的可能性极低。
2024-08-15 astro-ph.CO hep-ph
Photon-axion conversion in Active Galactic Nuclei?
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALPs）是当前研究的热点。我们分析的背景下，活动星系核（AGN）的相对论性喷流模型的光子ALP转换超过100个来源。与以前的说法相反，我们发现，这个过程不能发生在100 GeV以上，无论实际的活动星系核模型和ALP参数的值。这一结果排除了一种绕过100 GeV以上宇宙不透明度的策略，这显然是观测所需要的。我们还表明，一些活动星系核的可观察到的效果，可以显示在X和软伽玛射线波段。
2009-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Enhancing photon-axion conversion probability with squeezed coherent states
本文以量子场论方法处理光子-轴子转换，评估了从光子量子态到轴子量子态的转换概率，并发现压缩相干态能增强该转换概率，有助于提升轴子探测灵敏度。
2025-07-10 gr-qc hep-ph hep-th
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
Feasibility Study for Measuring Geomagnetic Conversion of Solar Axions to X-rays in Low Earth Orbits
我们提出了一个详细的计算的预期率的太阳轴子的地磁转换为X射线（GECOSAX）沿轨道的X射线卫星。我们使用真实的卫星轨道和传播时间。一个现实的地球磁场，它正确地占其空间不均匀性模型，使用。我们还考虑了地球大气对X射线传播的影响，计算了轴子-光子转换概率。为了估计轴子-光子耦合g_{aγ}可能的灵敏度，我们使用SUZAKU卫星对预期背景的实际测量。假设探测器面积为10^3 cm ^2，数据约为10^6 s，我们证明，对于质量m_a<10^{-4} eV的轴子，从GECOSAX得到的2 σ极限g_{aγ} <（4.7-6.6）乘以10 ^{-11} GeV^{-1}是可以实现的。这显著超过了当前实验室对g_{aγ}的敏感性。
2009-03-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Simulation studies for the MADMAX axion direct detection experiment
我们提出了一个通用的方法来解决麦克斯韦-轴子方程的任意几何形状和材料。该方法是基于有限元法（FEM）和适用于实验装置相关的新MADMAX（磁光盘和镜像轴实验）项目。分析方法被用来验证有限元模拟。MADMAX是一种电介质晕圈镜，它将在许多电介质界面处利用轴子-光子转换，并探测质量范围为$m_a=40-400\,μ\text{eV}$的轴子。
2018-11-01 hep-ex hep-ph
Signatures of photon-axion conversion in the thermal spectra and polarization of neutron stars
在强磁场存在下，光子转化为轴子可以使磁化天体的辐射变暗。在这里，我们进行了详细的计算，旨在量化的光谱，光变曲线和极化的中子星（NS）的光子-轴子转换的签名。我们考虑到能量和角度依赖的转换概率和表面的热发射从NS。后者是从磁化大气模型，包括由于真空偏振的光子偏振模式转换的效果计算。由此产生的光谱模型，包括引力红移和光偏转的广义相对论效应，使我们能够对所观察到的NS光谱，光变曲线和偏振信号的光子到轴子转换的影响作出现实的预测。我们确定了转换的独特特征，例如当热点旋转远离观察者视线时，热点的有效面积增加。对于从整个表面发射的恒星，转换产生的视半径要么大于要么小于（取决于轴子质量和耦合强度）NS状态方程设定的极限。对于一个发射区，观察相位上，光子-轴子转换的结果在反转的偏振平面相对于无转换的情况。虽然我们确定的特征的定量细节取决于NS属性（磁场强度，温度）和轴子参数，光子-轴子转换引起的光谱和偏振签名是独特的，足以使NS非常有趣和有前途的探测器的轴子物理。
2012-01-25 astro-ph.HE hep-ph
Axion-mediated photon-to-photon transitions in high finesse dielectric resonators
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
研究利用高精细度介质谐振器增强轴子-光子相互作用，基于微扰理论一阶全解析计算，研究毫米级球形介质谐振器中轴子介导的光子跃迁，预测可实验探测的轴子质量范围并提出探测实验。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci hep-ph hep-th
Landau-Zener formula and resonant axion conversion in neutron star magnetospheres
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Helsinki Institute of Physics（赫尔辛基物理研究所）
研究Landau-Zener描述在中子星磁层中轴子-光子共振转换的适用性，发现当共振宽度超过转换区域大小时公式失效，并据此修正了来自光学波段偏振搜索的轴子约束。
2026-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Axion Emission by Magnetic-Field Induced Conversion of Longitudinal Plasmons
磁场将轴子与光子混合，即使轴子在树能级上不与电子耦合，也允许借助于中间等离子体的回旋过程e -> e + a。轴子和磁等离子体色散关系总是交叉一定的波数，导致共振增强的这个过程。然而，即使这样，它也不能完全与超新星核心中通常的核子过程竞争。众所周知的轴子窗口10^{-5} eV < m_a < 10^{-2} eV仍然是开放的，轴子可能仍然构成宇宙暗物质。
1998-03-30 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
The axion dark matter experiment MADMAX
本文介绍未来轴子暗物质实验 MADMAX：利用强磁场和介电圆盘助推器增强轴子–光子共振转化信号，并综述其原型验证、研发现状与挑战。
2024-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion-Photon Conversion in FLRW with Primordial Magnetic Fields: Explaining the Radio Excess
本文提出轴子-光子共振转换作为 ARCADE2 射电过量与 EDGES 21 厘米吸收谷的共同起源，通过 FLRW 背景下的理论推导与随机原初磁场建模，证明特定质量轴子与纳高斯级 PMFs 可同时解释两者，并指出 21 厘米观测对暗扇区物理的探测潜力。
2025-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion
已知相干振荡的轴子场是暗物质的候选者。在存在振荡轴子的情况下，光子可以通过参量放大共振产生。宇宙中还存在着宇宙磁场，它是相干的电磁场。在有磁场的情况下，轴子可以转换成光子，反之亦然。因此，研究在同时存在轴子暗物质和磁场的情况下，轴子-光子系统会发生什么是很有趣的。该系统可以看作是一个轴子与光子的耦合系统，其方程中含有Mathieu型项。与传统的Mathieu方程相比，我们发现在磁场的存在下，不稳定性条件发生了变化。稳定与不稳定的分岔点位置发生了移动，出现了新的不稳定带。这是因为共振放大的轴子可以转换为光子，反之亦然。
2020-02-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Green Bank and Effelsberg Radio Telescope Searches for Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
在中子星周围的强磁场中，轴子暗物质（DM）可以转化为射频电磁辐射。这样一个过程的无线电特征将是一个超窄的光谱峰值，其频率由轴子粒子的质量决定。我们分析了我们从罗伯特·C. Byrd Green Bank望远镜在L波段，Effelsberg 100米望远镜在L波段和S波段，从一些来源，包括银河系的银河系中心和附近孤立的中子星RX J0720.4-3125和RX J0806.4-4123，预计将产生明亮的轴子-光子转换信号。我们没有发现轴子DM的证据，并能够设置一些最强的约束，到目前为止，在高度积极的质量范围之间的~5-11 $μ$ eV的轴子DM的存在。
2020-03-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Coherently Enhanced Axion-Photon Conversion via Seeded Photons for Short-Pulse Axion Detection
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学国际前沿科学协同创新中心）
通过受控光子增强轴子-光子转换，提升短脉冲轴子探测实验的灵敏度与光子产量。
2025-10-27 hep-ph physics.plasm-ph
Polarization Signals from Axion-Photon Resonant Conversion in Neutron Star Magnetosphere
本研究指出中子星磁层中等离子体的共振转换效应可显著增强轴子-光子转换产生的线极化，结合特定天体的极化测量数据，证明其能在宽轴子质量范围对轴子-光子耦合提供强约束。
2025-02-11 hep-ph
Axion-photon-dark photon oscillation and its implication for 21 cm observation
研究了早期宇宙中类轴子粒子（ALP）或暗光子到电磁光子的共振转换，这种转换是由于背景暗光子规范场中ALP-光子-暗光子的振荡引起的.值得注意的是，相应的转换概率可以有一个不寻常的频谱特征，允许在低频域的强转换，但在高频以上的特定的临界频率，这是由ALP耦合到暗光子和背景暗光子规范场的强度确定的转换可以忽略不计。我们应用该方案加热了21 cm光子，而不影响宇宙微波背景，这可以解释最近EDGES实验探测到的21 cm光子的试探性吸收信号。
2019-11-01 astro-ph.CO hep-ph
MADMAX: A new way of probing QCD Axion Dark Matter with a Dielectric Haloscope -- Foundations
与WIMP相反，轻暗物质候选者越来越受到科学界的关注。特别地，QCD轴子也能够解决其他的基本问题，例如强相互作用中的CP守恒。在强磁场作用下，不同介电常数的材料之间的边界处，星系轴子、类轴子粒子和隐藏的光子可以转化为光子。结合许多这样的表面，可以使用相长干涉和共振来显著增强这种转换。建议的MADMAX设置包含80个高介电盘在\SI{10}{\tesla}磁场将探测$40$ -\SI{400}{\micro\electronvolt}，这是一个范围，目前无法通过现有的腔搜索动机良好的质量范围。我们提出了这种方法的基础和预期的敏感性。
2017-12-04 hep-ph physics.ins-det
Axion-Photon Conversion in 3D Media and Astrophysical Plasmas
本文推导了磁化等离子体中轴子-光子转换的输运方程，完整描述三维介质中光子产生与传播，无发散且包含折射，为轴子暗物质间接探测提供关键计算基础。
2023-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Axions with Radiation from Magnetic Stars
最近的实验表明，偏振光子可以耦合到赝标量粒子，如轴子显着。我们研究了磁星，特别是中子星辐射的轴子-光子耦合的可能观测特征。我们提出了一般的方法来计算轴子光子转换的概率在传播过程中通过一个变化的磁化真空，以及通过一个不均匀的大气。部分轴子-光子转换可能发生在中子星外的真空区。强的轴子-光子混合由于大气中的共振而发生，并且取决于轴子耦合强度和其他参数，在共振处可以发生显著的轴子-光子转换。这种转换可能会对恒星的辐射光谱和偏振信号产生可观察到的影响。我们也将我们的结果应用到轴子光子在太阳和磁性白矮星中的传播。我们发现，在传播过程中，没有明显的太阳轴子到光子的转换。
2006-11-15 astro-ph hep-ph
Axion-Photon Conversion Signals from Neutron Stars with Spacetime Curvature Accounted for in the Magnetosphere Model
本研究将时空曲率纳入中子星 Goldreich-Julian 磁层模型，量化其对轴子共振转换射电信号的影响，发现高质量中子星可使辐射功率预测平均改变22%–37%。
2025-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Cloud Decay due to the Axion-photon Conversion with Background Magnetic Fields
我们考虑了具有背景磁场的黑洞周围的轴子云。我们计算了由于轴子-光子耦合引起的轴子-光子转换引起的轴子云的衰变率。为了简单起见，我们考虑的情况下，轴子配置是占主导地位的本征值方程的解决方案等效的氢原子，耦合项可以通过连续微扰法进行评估。在黑洞背景下，我们发现轴子云的衰变率由$\sim q^2κ^2(GM)^5μ^8$给出，其中$μ$，$M$，$G$，$κ$和$q$分别是轴子质量，黑洞质量，引力常数，轴子-光子耦合常数和黑洞电荷.对于均匀的背景磁场，我们得到了轴子云的衰变率$\sim B_0^2κ^2 (GM)^7μ^6$，其中$B_0$是磁场强度。应用我们的公式在我们的星系中心的黑洞，我们发现，在均匀磁场的情况下的衰减率的值是可比的超辐射不稳定性与$κ\sim 10^{-12}{\rm GeV^{-1}}$，$B_0\sim 10^3{\rm G}$和$μ\sim 10^{-18}{\rm eV}$的增长率。对于具有相同参数值的双极磁场，该比率是$10^5$倍。
2021-06-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonant photon-axion conversion driven by axion dark matter oscillations
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（理论物理研究所）
本文提出由暗物质振荡驱动的共振光子-轴子混合机制，通过Floquet理论分析了其在天体物理观测中的潜在应用。
2026-10-14 astro-ph.HE hep-ph
Photon Ring Dimming as a Signature of Photon-Axion Conversion in Janis-Newman-Winicour Naked Singularity
本研究探究Janis-Newman-Winicour裸奇点附近的光子-轴子转换，发现质量小于100neV的光子可高效转换为轴子，转换概率受时空特征参数影响，观测特征为X射线与伽马能段光子环变暗，M87*等致密天体可作为探测候选体。
2025-02-20 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Axion-photon conversion in stochastic magnetic fields
Kobe University（神户大学）；Kyoto University（京都大学）
研究随机磁场中轴子-光子转换，通过假设高斯磁场，用功率谱表示光子强度和极化的期望值与方差，发现其与相关长度、传播距离和轴子质量有关，还揭示了极化、方差及圆极化峰值等特性及统计量间的一致性关系。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Axion haloscope signal power from reciprocity
本文利用洛伦兹互易定理推导轴子信号功率的通用表达式，使其仅依赖可测量的反射感应场，适用于谐振腔、介质及碟形天线等多种轴子射电望远镜。
2023-05-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on non-resonant photon-axion conversion from the Planck satellite data
宇宙微波背景（CMB）光子在湍流磁场中非共振转换为标量和轻赝标量粒子（如类轴子粒子（ALP））会导致CMB中独特的空间波动谱畸变。我们使用公开可用的普朗克温度地图的频率通道（70-545 GHz），以获得第一ALP失真地图使用$45\%$干净的天空的一部分。在$15$角分辨率下，来自CMB天空最干净部分的ALP畸变的RMS波动的$95^{th}$百分位上限为$18.5 \times 10^{-6}$。失真图中的RMS波动也与频率通道和天空分数的不同组合一致。
2019-06-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Polarized anisotropic spectral distortions of the CMB: Galactic and extragalactic constraints on photon-axion conversion
我们重新审视了宇宙学的限制共振和非共振转换的光子在宇宙磁场的轴子。我们发现，对光子-轴子耦合和原始磁场的约束比以前声称的质量为$m_{\rm a} \lesssim 5\times 10^{-13}\,\text{eV}$的低质量轴子粒子弱得多。特别是，我们发现，轴子质量范围$10^{-14}\,\text{eV} \le m_{\rm a} \le 5\times 10^{-13}\,\text{eV}$不排除由CMB数据与以前的索赔。我们还研究了银河系磁场中的光子-轴子转换。在大尺度相干银河磁场中的共振转换导致质量范围为$10^{-13}\,\text{eV} \lesssim m_{\rm a} \lesssim 10^{-11}\,\text{eV}$的宇宙微波背景的$100\%$极化各向异性谱畸变。的极化图案的痕迹横向到视线的银河磁场的组成部分，而在银河磁场和电子分布的各向异性印记的光谱失真的特征各向异性图案。我们的结果适用于标量以及赝标量粒子。为了转换为标量粒子，偏振被$90^{\circ}$旋转，使我们能够将它们与伪标量区分开来。对于$m_{\rm a} \lesssim 10^{-14} \,\text{eV}$，我们有非共振转换的小尺度湍流磁场的银河系导致各向异性，但非偏振的光谱失真的CMB。这些独特的签名是对各向同性和非偏振信号的潜在判别，例如主CMB，以及具有…
2018-04-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Realization of a high quality factor resonator with hollow dielectric cylinders for axion searches
讨论了一种由两个空心介质柱组成的高品质因数谐振器的实现和特性，该谐振器的准TM $_{030}$模谐振频率为10.9 GHz。在300 K和4 K温度下测量品质因数，分别获得$\mbox{Q}_{300\mbox{K}}=(150,000\pm 2,000)$和$\mbox{Q}_{4\mbox{K}}=(720,000\pm 10,000)$，后者对应于相对于具有在相同频率下谐振的相应TM $_{010}$模式的传统铜圆柱形腔的一个数量级的增益。暗物质的轴子搜索与腔实验的影响进行了讨论，表明在品质因数的增益不被破坏减少几何耦合$C_{030}$的腔模式的轴子场。这种减少效应估计最多为20%。数值模拟表明，几百MHz的频率调谐是可行的。
2020-09-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Probing the Cosmic Axion Background via Axion-Photon Conversion in Filaments
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
研究通过宇宙丝状结构中轴子-光子转换产生的伽马射线背景通量，给出对轴子质量和轴子-光子耦合的新间接探测限制，针对特定暗物质，排除了一定参数空间，大磁场下还限制了部分QCD轴子参数空间。
2026-07-22 hep-ph
