RESPONSE TO Time Modulations and Amplifications in the Axion Search Experiments
在这个简短的说明中，我们讨论了为什么arXiv：1908.04675的作者所做的结论，与arXiv：1805.05184有关，特别是其中给出的arXiv：1602.03666，是不正确的。尽管如此，我们认为反夸克金块是暗宇宙的好候选者，因此值得进一步关注。
2019-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Axion Quark Nugget Dark Matter: Time Modulations and Amplifications
本文研究了文献[1，2]中提出的轴子产生的新机制。这种机制是基于所谓的Axion Quark Nugget（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质和可见宇宙物质密度的相似性而发明的。我们进行数值模拟，以评估地球表面的轴子通量。我们检查年度和每日调制，这已经研究过，并已知发生任何类型的暗物质。我们还讨论了一种新的类型的短时间的增强，这是唯一的AQN模型：统计波动和突发式放大，这两者都可以大大放大的轴子信号，一个因素$\sim10^2-10^3$的一个非常短的时间。本文研究了质量窗$10^{-6}{\rm\,eV}\lesssim m_a\lesssim10^{-3}\rm\,eV$内AQN诱导的轴子的典型速度$\langle v_a\rangle\sim0.6c$。我们还评论了宽带检测策略，以寻找这样的相对论性轴子通过研究每日和每年的时间调制以及随机突发放大。
2020-01-23 astro-ph.CO hep-ph
DALI sensitivity to streaming axion dark matter
The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)（理化学研究所）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理学研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）；Messiah University（弥赛亚大学）；University of Patras（帕特雷大学）
本文探讨了DALI实验检测由轴子构成的细粒度流体暗物质流的潜力，分析了其在不同质量范围内的灵敏度。
2024-04-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Axion monodromy inflation with multi-natural modulations
本文研究了用与轴子有关的动态生成项修正的轴子单值暴胀中的参数空间。该势具有多个正弦函数的线性势，其在产生调制中起作用。我们表明，这种潜在的导致一个大的张量标量比$r_T \sim 0.16$和一个大的负运行的光谱指数$α_s \sim - (0.02 -0.03)$。为了实现这些结果，一个小的层次之间的动力学尺度是必需的，而在正弦函数的衰减常数在这个模型中保持次普朗克。我们还讨论了通货膨胀后的再加热过程，在一个自下而上的方法。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Radio-emission of axion stars
研究了致密轴子暗物质结构衰变为辐射光子的参数不稳定性。相应的天体--玻色（轴子）星、它们的星团和弥散轴子云--在后暴涨的佩西-奎因场景中大量形成。我们发展的一般描述参数共振结合有限体积效应，反作用，轴子速度和他们的（在）相干性。通过额外的粗粒化，我们的形式再现了维里化轴子与光子相互作用的动力学方程。我们推导出上述每一个对象的参数不稳定性的条件，以及在坍缩轴子星，评估光子共振模式和它们的增长指数。作为副产品，我们计算了玻色星和漫射轴子的受激发射，认为前者对射电背景的贡献较大。在QCD轴子的情况下，如果轴子-光子耦合超过原始KSVZ值两个数量级，玻色星发光，坍缩星辐射。后者的约束是减轻了几个附近的轴子星共振和缺席的轴子类粒子。我们的研究结果表明，参数效应可能会揭示自己的观测，从FRB过量的无线电背景。
2021-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmic Axions Revealed via Amplified Modulation of Ellipticity of Laser (CARAMEL)
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
利用激光椭圆率调制和电光晶体探测轴子暗物质，通过射频增强提高灵敏度，实现紧凑高频轴子搜索。
2026-02-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Ultra-Light Axion Dark Matter and its impacts on dark halo structure in $N$-body simulation
超轻轴子（Ultra-Light Axion，缩写为Axion）是一种质量为$\mathcal{O}(10^{-22})$ eV，德布罗意波长为kpc量级的暗物质候选者。这样的轴子，也被称为模糊暗物质（FDM），通过引力热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体。最近的研究表明，FDM产生的量子压力可以显著影响小尺度下的结构形成，从而缓解所谓的“小尺度危机”。在本文中，我们发展了一种新的技术来离散的量子压力和说明FDM粒子之间的相互作用的$N$体模拟，它准确地模拟了暗物质晕的形成及其内部结构的软化长度以外的区域。在自引力束缚的维里化晕中，我们发现了一个密度恒定的孤子核，这与理论预测是一致的。孤子核的存在揭示了量子压力的非线性效应，并影响了FDM模型中结构的形成。
2018-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Search for solar Kaluza-Klein axion by annual modulation with the XMASS-I detector
在标准四维时空之外的大额外维度理论中，轴子可以在这样的额外维度中传播，并获得卡鲁扎-克莱因（KK）激发。这些KK轴子是在太阳中产生的，可以解决太阳日冕无法解释的加热问题。虽然大多数的KK轴子逃离了太阳系，但一小部分被引力困在围绕太阳的轨道上。它们会在地面探测器中衰变成两个光子。事件发生率预计每年根据与太阳的距离进行调整。我们已经使用$832\times 359$ kg $\cdot$天的XMASS-I数据搜索了年度调制特征。没有发现明显的事件率调制，因此，我们设置的第一个实验约束的KK轴子-光子耦合$4.8 \times 10^{-12}\, \mathrm{GeV}^{-1}$在90%的置信水平的KK轴子数密度为$\bar{n}_\mathrm{a} = 4.07 \times 10^{13}\, \mathrm{m}^{-3}$，额外的维度$n = 2$的总数，和额外的维度$δ= 2$的数量，轴子可以传播。
2017-11-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
DAMA/LIBRA annual modulation and Axion Quark Nugget Dark Matter Model
DAMA/LIBRA实验显示了$(1-6)~ {\rm keV}$能量范围内年度调制的$9.5 σ$证据，强烈表明所观察到的调制具有暗物质起源。然而，传统的解释在WIMP核子相互作用被排除在其他实验。我们提出了一个替代源的调制形式的中子，这已经从周围的材料中解放出来。我们的计算基于所谓的Axion Quark Nugget（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质密度和可见宇宙物质密度之间的相似性而发明的，即$ Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$。在我们的建议中，年度调制被证明是产生在keV的能量范围内，这是一致的DL观测$(1-6)~ {\rm keV}$范围。在我们的提议中，这个keV的能量尺度主要是由AQN暗物质粒子发射的中微子的光谱特性决定的，而没有能量超过6 keV的调制是由中微子能谱在$\sim 15$ MeV处的急剧截止来解释的。该方案可以直接通过COSINE-100、ANAIS-112、CYGNO等类似实验进行测试。还可以通过研究这些实验的信号与设计用于使用分布式声学传感（DAS）等仪器研究次声或地震事件的完全不同的检测器的特征之间的相关性来进行测试。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Comments on arXiv:0902.4693v1 "Search for Axions with the CDMS Experiment"
我们提供了一些意见，应该有助于澄清的相对灵敏度CoGeNT，CDMS和DAMA暗pseudoscalars。另一种暗物质起源的DAMA调制简要地提到在这方面。
2009-03-29 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Recognising Axionic Dark Matter by Compton and de-Broglie Scale Modulation of Pulsar Timing
在弦论的推动下，轻轴子暗物质越来越受到“无WIMP时代”的青睐。星系形成被抑制低于金斯尺度，$\simeq 10^8 M_\odot$的轴子质量设置为，$m_B \sim 10^{-22}$ eV，和矮星系的大暗核的德布罗意尺度上的孤子解释。这是有说服力的，但在康普顿频率$ω_B= (2.5{\rm \, months})^{-1}(m_B/10^{-22}eV)$的固有标量场振荡的检测将是决定性的。通过演化玻色-爱因斯坦凝聚体的耦合薛定谔-泊松方程，我们预测暗物质完全受到德布罗意干涉的调制，在银河系中心有一个尺寸为$\simeq 150pc$的致密孤子核。振荡的场压导致广义相对论时间膨胀，与当地的暗物质密度成比例，在这个致密的核心内的暗物质具有可检测到的大的定时残差，即$\simeq 400nsec/(m_B/10^{-22}eV)$。这是令人鼓舞的，因为在银河系中心附近应该会发现许多新的行星，并计划进行无线电调查。更一般地说，在整个银河系中，两对星系星之间的暗物质密度差异会留下一个两两的银心特征，可以从各向同性的引力波背景中区分出来。
2017-10-25 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Fluctuations of atomic energy levels due to axion dark matter
本文提出原子和核钟频率的涨落可用于寻找轴子暗物质，通过重新分析原子钟实验数据提取了轴子耦合常数的新极限，并提出一种确定轴子质量的程序。
2023-09-14 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Direct detection of dark matter axions with directional sensitivity
我们研究了轴子晕圈探测器谐振腔中轴子暗物质信号的方向性效应，对于不满足轴子德布罗意波长$λ_a$充分大于完全相干转换的腔尺寸$L$（即$λ_a \gtrsim 2πL$）的腔几何形状.我们专注于长薄腔沉浸在偶极磁铁，并找到适当选择的腔长度，O（1）调制的信号与腔的方向相对于由银河系暗物质晕的等温球模型预测的遗迹轴子背景的动量分布。这种效应可以被用来设计定向轴子暗物质探测器，提供一个明确无误的外星起源的可能的积极检测签名。此外，调制的精确形状可以给出星系晕分布的信息，并且对于特定的晕模型，对于更高的轴子质量给出额外的灵敏度。
2012-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Axion Dark Matter eXperiment: Run 1A Analysis Details
本文详细介绍了 ADMX Run 1A 轴子暗物质搜索的分析细节，该搜索在 645-680 MHz 频率范围内未发现轴子信号，并在 90% 置信水平下设定了达到或低于 DFSZ 耦合的排除限。
2023-12-27 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Axion Quark Nuggets and how a Global Network can discover them
我们主张这样一种观点，即地球表面轴子通量的日调制和年调制的存在可能会极大地改变轴子搜索的策略。我们的计算是基于所谓的Axion夸克块金（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质和可见宇宙物质密度的相似性而提出的$Ω_{\rm dark}\sim Ω_{\rm visible}$。在我们的框架中，具有质量$ 10^{-6} {\rm eV}\lesssim m_a\lesssim 10^{-3}{\rm eV}$和速度$< v_a>\sim 10^{-3} c$的星系轴子的人口将总是伴随着由AQN发射的具有典型速度$<v_a>\sim 0.6 c$的轴子。我们制定了宽带检测策略，通过研究日调制和年调制来寻找这样的相对论性轴子。我们描述了几个测试，可以有效地区分一个真正的信号从噪声。这些AQN起源的轴子可以作为相关事件被观察到，这些事件可以被全球网络中的同步站记录下来。如果探测器的距离小于几百公里，就可以有效地研究相关性。
2020-01-23 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Spectral signatures of axionlike dark matter
我们推导出的光谱线形状的期望信号的晕镜实验寻找类轴子暗物质。这些线的形状的知识是需要优化的实验设计和数据分析程序。我们将先前已知的轴子-光子和轴子-胶子耦合的结果推广到梯度（轴子-费米子）耦合的情况。梯度相互作用的一个独特的特点是它不仅依赖于星系晕星系晕粒子的大小，而且依赖于它们的速度方向，这导致了相应的晕镜的方向灵敏度。我们还讨论了由地球自转和轨道运动引起的梯度信号的日调制和年调制。在检测的情况下，这些周期性调制将是一个重要的确认，即信号是由我们银河系晕中的类轴子粒子发出的。
2022-02-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Drifting Oscillations in Axion Monodromy
我们研究了轴子单值膨胀中原始功率谱的振荡模式，占振荡周期的漂移，这对于与宇宙学数据进行比较非常重要。在这些模型中，势能在超普朗克场范围内具有单项式形式，叠加调制的大小取决于模型。调制的幅度和频率由模场的期望值决定。我们发现，在通货膨胀的过程中，减少能量密度可以引起缓慢的调整的模量，改变调制。我们提供的模板捕捉漂移模量的影响，以及漂移所产生的有效场论模型的基础上软破离散移位对称性，我们估计所需的精度检测漂移期间。非漂移模板在宽范围的参数上是足够的，但是对于感兴趣的最高频率，或者对于足够强的漂移，有必要包括表征频率在CMB中可见的e折叠上的变化的参数。我们使用这些模板进行初步的搜索漂移振荡的普朗克标称任务数据中的参数空间的一部分。
2014-12-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The scalar-scalar-tensor inflationary three-point function in the axion monodromy model
轴子单值模型涉及一个规范的标量场，它由一个叠加调制的线性势支配。在潜在的调制是负责的共振行为，引起持续振荡的标量，并在较小的程度上，在张量功率谱。有趣的是，这样的光谱已经被证明比更传统的、几乎尺度不变的原始功率谱更适合宇宙学数据。模型中的标量双谱也表现出连续的调制，并且已知共振将标量非高斯参数的幅度提高到相当大的值。标量双谱的一个解析表达式已经在较早的时候得到，事实上，它已被用来比较模型与宇宙微波背景各向异性在三点函数涉及标量的水平。在这项工作中，考虑到未来的应用，我们到达一个类似的分析模板的标量-标量-张量互相关。我们还解析地建立了这个三点函数的一致性关系（在压缩极限）。最后，我们总结了所获得的主要结果。
2016-11-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Directional axion detection
我们开发了一种形式主义来描述扩展现有的轴子晕圈镜设计，具有方向性的灵敏度传入的暗物质轴子速度。如果实验设计的尺寸接近局部轴子场的典型相干长度，那么这种效应是可以测量的。有了方向灵敏度，轴子探测实验将有极大的潜力来探测局部暗物质速度分布。我们发展我们的形式主义一般，但将其应用到具体的实验设计，即谐振腔和介质盘haloscope。我们证明，这些实验是能够测量日常调制的暗物质信号，并用它来重建三维速度分布。这使得人们可以测量太阳特有的速度，探测暗物质速度椭球的各向异性，并确定冷的子结构，如最近发现的地球附近的流。定向实验还可以在更短的时间尺度上识别特征，这可能有助于绘制轴子微团的碎片。
2018-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Bose-Einstein condensation in the kinetic regime
我们研究了引力作用下维里化暗物质晕/微团簇中的玻色-爱因斯坦凝聚和玻色星的形成。我们证明了这种现象确实存在，并用动力学方程描述。给出了凝结时间的表达式。我们的研究结果表明，玻色星可能在主流的暗物质模型如不可见QCD轴子和模糊暗物质中动力学形成。
2018-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
An ultra-broadband axion dark matter experiment
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INFN Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Northeastern University（东北大学）；Quantum Materials and Sensing Institute, Northeastern University（东北大学量子材料与传感研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文提出利用轴子场平方控制的可观测量进行宽频带搜索轴子，通过直流SQUID在磁通甜点操作，实现超宽频带探测，灵敏度达10^-16 GeV^-1，优于现有限值。
2026-05-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion-like Dark Matter Search with Space-based Gravitational Wave Detectors
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学学院，UCAS）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；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重点实验室，中国科学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（理论物理研究所，中国科学院）
本文提出利用空间引力波探测器的光学基准改进，以检测轴子类暗物质引起的双折射，扩展了探测器的物理能力。
2026-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion astronomy with microwave cavity experiments
在地球上寻找暗物质轴子或类轴子粒子在磁场内转化为光子的过程，对当地银河系晕的相空间结构很敏感。我们模拟信号在一个假设的未来实验的基础上的轴子暗物质实验（ADMX），可以执行一旦轴子已被检测到，并包含轴子质量的频率范围已被确定。我们开发了一个统计分析提取天体物理参数，如晕速度色散和实验室速度，从这样的数据，并发现，只有几天的积分时间的精度水平，可以达到匹配的天文观测。对于持续时间长达一年的长期实验，我们发现，利用调制的功率谱的时间允许准确测量太阳特有的速度与精度，将提高天文观测。我们还模拟信号的基础上，从N体模拟的结果，并发现，更精细的子结构的潮汐流的形式将出现在未来的数据突出，即使只有一个次主导的贡献，当地的暗物质分布。在这些情况下，利用信号的时间和频率依赖性，就有可能重建暗物质流的所有特性。最后，我们考虑的检测前景，从潮汐中断的轴子微团流的网络。这些特征在解析光谱中比基于共振频率范围内的扫描计算所建议的要突出得多，使得轴子微团流的检测比以前认为的更可行。这些结果证实，在后发现时代的晕镜实验能够执行“轴子天文学”。
2017-03-28 astro-ph.CO hep-ph
Probing ultra-light axions with the 21-cm Signal during Cosmic Dawn
超轻轴子（ULAs）是一组有希望和有趣的暗物质候选者。我们研究的前景，使用即将到来的测量21厘米波动从宇宙黎明探测紫外线。我们特别关注的速度声振荡（VAOs）在大规模的21厘米的功率谱，特征印记的长波长（$k\sim0.1\,{\rm Mpc}^{-1}$）调制，暗物质-重子的相对速度，小规模（$k\sim 10-10^3\, {\rm Mpc}^{-1}$）的功率需要产生的恒星，加热中性氢。ULAs对小尺度能量的阻尼降低了宇宙黎明时的恒星形成率，从而导致VAO振幅降低。考虑到反馈和前景的不同假设，HERA等实验可能对质量高达$m_α\approx 10^{-18}\text{eV}$的ULA敏感，这比当前的限制高出二十倍。
2022-09-05 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Signatures of Axion Dark Matter via Parity-Violating Interactions
Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）
通过奇性违反相互作用研究轴子暗物质的引力特征，利用引力波信号约束轴子-引力子耦合系数，提供直接地球约束。
2026-01-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Revealing the Dark Matter Halo with Axion Direct Detection
下一代轴子直接探测实验可能会排除或确认轴子是暗物质的主要来源。我们开发了一个基于似然性的通用框架来研究此类实验的时间序列数据，重点关注暗物质天体物理学的作用，以寻找QCD轴子或轴子类粒子的特征。我们说明了如何在检测的可能性框架可用于提取本地暗物质相空间分布的措施，占影响，如年度调制和引力聚焦，这是扰动的暗物质相空间分布的太阳的引力场。此外，我们展示了潜在的暗物质子结构，如冷的暗物质流或厚的暗盘，可能会影响信号。例如，我们发现，当大量的暗物质晕被检测到在5 $σ$全球显着性，独特的时间依赖的功能印记的暗物质组成的人马座流，即使只有百分之几的本地暗物质密度，可能是可检测的$\sim$ 2 $σ$显着性。一个同向旋转的暗盘，其滞后速度为$\sim$ 50 km $/$ s，即局部DM密度的$\sim$ 20 $\%$，可以主导信号，而更冷但至今未知的子结构可能更为重要。我们的似然形式主义，并与它派生的结果，一般适用于任何基于时间序列的方法来轴子直接检测。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Axion Dark Matter with Black Hole Polarimetry
本文提出利用超大质量黑洞周围轴子玻色-爱因斯坦凝聚增强的偏振旋转效应，通过事件视界望远镜的偏振测量探测轴子-光子耦合，并给出可探测的轴子质量与耦合参数范围。
2024-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-ray spectral modulations induced by photon-ALP-dark photon oscillations
最近人们注意到一些银河系超新星和超新星遗迹的γ射线的Fermi-LAT数据显示了光谱调制，这可能是由于在银河系磁场存在下，常规的类轴子（axion-like particle，ALP）与光子的耦合导致光子向ALP的转换。然而，相应的ALP质量和耦合与CAST，SN 1987 A和其他伽马射线观测的观测约束处于严重的紧张状态。受此启发，我们研究了另一种可能性，即当假设非零背景暗光子规范场时，这些光谱调制可以用其他类型的ALP耦合来解释，其中包括普通光子和无质量暗光子。我们发现，我们的计划的结果之间的光子，ALP，和暗光子，这可以解释的伽玛射线光谱调制的银河系恒星或超新星遗迹，同时满足已知的观测约束。
2020-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
WISPFI Experiment: Prototype Development
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）
WISPFI实验提出基于光纤干涉仪和空芯光子晶体光纤的桌面式方案，通过共振光子-轴子转换探测轴子暗物质，原型达到$g_{aγγ}$灵敏度约$10^{-9}$ GeV$^{-1}$，可扩展至未探索参数空间。
2025-10-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
LIGO, LISA and Ultralight Axion-like Dark Matter
The Origins Project Foundation（起源项目基金会）
研究类轴子暗物质与光子耦合在引力波干涉仪中产生的差分相位调制，提出LISA在0.1 mHz-0.1 Hz频段可探测质量范围，灵敏度比CAST界限低10^3-10^4倍，并讨论升级方案和暗物质子结构影响。
2026-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Constrained Axion-Portal Inelastic Dark Matter for the LZ Event
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本研究提出一个受LZ事件启发的双态非弹性暗物质模型，通过类轴子粒子门户耦合，发现暗扇区宇宙学演化可动态选择直接探测中的非弹性散射主导方向，且模型可被对撞机直接探测。
2026-11-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
TASI Lectures on the Particle Physics and Astrophysics of Dark Matter
这些关于暗物质（DM）的粒子物理学和天体物理学的讲义在TASI 2022“希格斯发现十年后：粒子物理学的现在和未来”上发表。“这些针对高级研究生和初级博士后水平的课堂讲稿的重点是间接的（即，天体物理学和宇宙学）粒子DM模型的探测器。虽然DM模型和间接检测广泛讨论，弱相互作用的大质量粒子（WIMP）和轴子的例子进行了详细的研究。所涵盖的主题包括：DM在宇宙学和结构形成的天体物理学中的作用，包括星系中DM密度分布，粒子DM模型的一般约束，最小DM理论，以higgsino作为相关和说明性的例子，伽马射线的间接探测，包括即将到来的切伦科夫望远镜阵列，轴子作为强CP问题的解决方案和DM候选者，包括可能的紫外线完成和轴子弦宇宙学的讨论，以及轴子的天体物理探测，如等曲率扰动，$N_{\rm eff}$，黑洞超辐射，射电望远镜，光谱调制，恒星偏振和恒星冷却等主题。本书提供了一些示例性的望远镜笔记本，引导读者进行相关的分析，其中包括一个示例性的统计分析，即利用费米大天区望远镜的伽马射线数据对Segue I矮星系进行DM湮灭搜索，这与费米银河系中心过剩的DM解释有关。我们还提供了粒子和天体粒子物理学的频率统计学的介绍。这些课堂讲稿是教学性的，重点是解释基本的物理原理和分析技术，这些技术将在未来十年的粒子DM搜索中发挥关键作用。
2023-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting dark matter waves with precision measurement tools
维里化超光场（Virialized Ultra-Light Fields，VULF）是可行的冷暗物质候选者，并且包括标量和伪标量玻色子场，例如轴子和介子。直接搜索VLLF依赖于低能量精确测量工具。虽然以前的建议都集中在检测相干振荡的VLLF信号在VLLF康普顿频率在个别设备，在这里我认为这样的设备的网络。VLLF本质上是暗物质{ \em波}，因此它们携带时间和空间相位信息。因此，可以通过使用精确测量工具的网络来提高发现范围。为了形式化这个想法，我推导出一个时空两点关联函数的超轻暗物质领域的标准晕模型的框架。由于VLLF是高斯随机场，推导的两点相关函数完全确定了$N$ -点关联函数。对于在场的相干长度内的$N_{d}$设备的网络，与单个设备相比，灵敏度可以提高$\sqrt{N_{d}}$倍。此外，我推导出一个VLLF暗物质的信号配置文件为一个单独的设备。由于大质量非相对论玻色子的抛物色散关系，所得到的线的形状是强烈不对称的。我讨论的混叠效应，延长发现达到VULF频率高于实验采样率。我提出了灵敏度估计和开发一个随机场信噪比统计。最后，我考虑的应用程序开发的形式主义的原子钟及其网络。
2018-02-20 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
ALP Search Using Precessing Light in a Magnetized Fabry Perot Cavity
在本文中，我们概述了一个实验，以检测转换的光子到轴子类粒子（ALP）在一个强磁场。我们表明，通过调制通过法布里-珀罗腔的光的偏振，使其有效地在调制频率进动，产生的信号是成比例的平方，而不是ALP-光子耦合常数的四次方。假设散粒噪声是噪声的主要来源，我们估计，这种方法是敏感的ALP质量小于$10^{-4} eV$和耦合的顺序，以$g_{aγ}\sim 1.6\times 10^{-11} \text{GeV}^{-1}$与10米，10 T的磁铁，和$g_{aγ}\sim 1.6\times 10^{-12} \text{GeV}^{-1}$与100米的磁铁设想的ALPs-IIc。具有这些特性的ALP被用来解释BLAZARs发射的超高能伽马射线对河外背景光（EBL）的明显透明性。
2022-03-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Can Light Dark Matter Solve the Core-Cusp Problem?
最近，人们对轻暗物质，特别是超轻轴子产生了很大的兴趣，因为它们可能为星系中心的核心尖点问题提供解决方案。由于非常轻的玻色子可以有天体物理大小的德布罗意波长，它们可以平滑星系的中心，产生一个核心，而不是香草暗物质模型，因此有人认为这解决了核心-尖点问题。在这项工作中，我们批判性地审查这一主张。虽然超轻粒子确实会导致核心，但我们研究核心密度与其半径之间的关系是否与一系列星系的数据相匹配。我们首先回顾数据，表明一个星系的核心密度$ρ_c$作为核心半径$R_c$的函数变化为$ρ_c\propto1/R_c^β$与$β\approx1$。然后我们将其与理论模型进行比较。我们研究了一大类轻标量暗物质模型，由一些潜在的$V$。为了简单起见，我们采取的标量是复杂的全球$U(1)$对称性，以方便地组织解决方案的一个保守的粒子数。然而，我们期望我们的中心结论即使对于实标量也是成立的，而且，复标量在非相对论极限中与实标量的行为相匹配，这是标准的感兴趣区域。对于任何潜在的$V$，我们发现之间的关系$ρ_c$和$R_c$基态解决方案总是在以下制度之一：（i）$β\gg1$，或（ii）$β\ll1$，或（iii）不稳定，所以它从来没有匹配的数据。我们也发现类似的结论维里化的暗物质，更一般的标量场理论，简并费米子暗物质，超流暗物质，和一般的多面体。我们的结论是，核心尖点问题的解决方案更可能是由于复杂的重子效应或…
2018-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark matter searches by the planned gamma-ray telescope GAMMA-400
本文回顾了计划中的天基伽马射线望远镜GAMMA-400，并详细评估了其在暗物质（DM）间接搜索领域的机会。我们估计的伽马-400平均灵敏度的双光子DM湮灭截面在银河系中心DM粒子质量的范围为1-500 GeV。对于Einasto DM密度分布的情况，我们获得了至少1.2-1.5倍（取决于DM粒子质量）的灵敏度增益，相对于Fermi-LAT 12年观测的预期约束。对两台望远镜的数据进行联合分析，可能会产生高达1.8-2.3倍的增益。因此，灵敏度达到湮没截面$\langle σv \rangle_{γγ}(m_χ=100~\mbox{GeV})\approx 10^{-28}$ cm $^3$ /s的水平。这将使我们能够测试特定DM模型预测的假设窄线，特别是最近提出的伪戈德斯通玻色子DM模型。我们还考虑了衰减的DM -在这种情况下，联合分析可能产生高达1.1-2.0倍的灵敏度增益，达到DM寿命$τ_{γν}(m_χ=100~\mbox{GeV}) \approx 2\cdot 10^{29}$ s的水平。我们估计的Gamma-400的类轴子粒子（ALP）参数的潜在观察超新星爆炸的本地组的敏感性。对于ALP质量$m_a \lesssim 1$ neV，这是ALP达到ALP-光子耦合常数$g_{aγ} \sim 10^{-13}~\mbox{GeV}^{-1}$水平的非常灵敏的探针。我们还…
2020-11-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
