Electroweak O(alpha) Corrections to W+W- Pair Production in Polarized gamma-gamma Collisions
计算了γ-γ-> W+W-的全O（alpha）电弱修正，包括虚修正、软实光子和硬实光子以及Z玻色子发射。修正量很大，从500 GeV的-2.5%到2 TeV的-18%，|cosθ^ \pm| < cos（10^ \circ）。来自真实光子和Z-玻色子发射的贡献在高能量下是重要的，在高能量下它们部分地抵消来自虚拟玻色子校正的大的负贡献。想要揭示标准模型之外的物理现象的精确测量必须利用包括O（alpha）修正的完整标准模型预测。
1996-12-17 hep-ph
Gamma-ray spectral modulations of Galactic pulsars caused by photon-ALPs mixing
标准模型的良好扩展预测了超轻和基本赝标量粒子（例如，轴子或类轴子粒子：ALP）。与轴子的普里马科夫效应类似，ALP可以与光子混合，因此可以在实验室实验和天体物理观测中寻找。在这里，我们寻找能量依赖的调制的高能伽马射线光谱，告诉故事签名的光子ALP混合。为此，我们分析的数据记录与费米-LAT从银河系的恒星选择有一个视线交叉螺旋臂在一个大的俯仰角。大规模的银河系磁场的痕迹螺旋臂的形状，这样一个相当大的光子ALP转换概率预计所考虑的来源。在九年的费米-LAT数据中，我们在所选源样本中检测到与光子-ALP振荡一致的显著光谱特征，其组合统计显著性为5.52 σ。值得注意的是，具有相邻视线的源共享相似的光谱特征。从一个共同的适合所有的来源，我们确定的最可能的参数为质量$m_{a}$和耦合$g_{aγγ}$ $m_a=(3.6 \substack{+0.5_ \mathrm{stat.}\\-0.2_ \mathrm{stat.}}\pm 0.2_\mathrm{syst.} )$ neV和$g_{aγγ}=(2.3\substack{+0.3_ \mathrm{stat.}\\-0.4_ \mathrm{stat.}}\pm 0.4_\mathrm{syst.})\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$。在误差预算中，我们考虑仪器的影响，采用银河系磁场模型（$\pm~20~\%…
2018-01-26 astro-ph.HE hep-ph
Signatures of photon and axion-like particle mixing in the gamma-ray burst jet
光子与类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）耦合，或者更一般地，在外部电磁场存在的情况下，与任何伪南武-戈德斯通玻色子耦合。在伽马射线暴（GRB）喷流的强磁场中，光子和ALP在瞬发阶段的混合可以在伽玛射线偏振和光谱上留下可观察到的印记。星系际介质中的混合预计不会改变ALP质量> 10^（-14）eV和/或< nG磁场的这些特征。我们发现，由于转换到ALP的光子耗尽改变了线性度的偏振度的值预测的同步辐射模型的伽马射线发射。我们还表明，当磁场在传播区域的方向是垂直于生产区域的领域的方向，观察到的同步辐射光谱变得比理论预测和检测到在一个相当大的部分伽玛射线暴样品陡峭。利用伽玛射线偏振仪探测这些陡谱伽玛暴的相关偏振和光谱特征是发现ALP的一个非常有力的探测手段。测量伽玛射线暴的伽玛射线偏振，一般来说，具有较高的统计，也可以用于寻找ALP。
2011-02-07 astro-ph.HE hep-ph
Photon-photon dispersion of TeV gamma rays and its role for photon-ALP conversion
TeV伽马射线的传播可以通过B场诱导的类轴子粒子（ALP）转换来强烈修改。我们表明，在这样高的能量，光子色散主要是由背景光子-光子色散是实际相关的唯一的例子。我们确定的折射率为所有的能量，并发现，对于固定的能量密度，背景光子对生产阈值以下占主导地位。当E < 1000 TeV时，宇宙微波背景单独提供的“有效光子质量”为（m_gamma）^2 = -（1.01 neV * E/TeV）^2。河外背景光是次要的，但在星系或源区域的本地辐射场提供显着的贡献。光子-光子色散小到足以使光子-ALP振荡的典型场景不受影响，但大到足以逐个担心它。
2017-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Reconciling hints on axion-like-particles from high-energy gamma rays with stellar bounds
最近有两个不同的研究小组声称，在银河系超新星和超新星遗迹的伽马射线中观察到的光谱调制可能是由于光子在大尺度银河系磁场中转化为超轻的类轴子粒子（ALP）。虽然我们显示所需的最佳拟合光子ALP耦合，$g_{aγ} \sim 2 \times 10^{-10}$ GeV ${}^{-1}$，是一致的约束，从观察到的光子ALP混合在真空中，这是在冲突与其他界限，特别是从CAST太阳轴子限制，从氦燃烧寿命在球状星团，并从非观测的伽马射线与SN 1987 A一致。为了调和这些不同的结果，我们提出，在物质的环境效应将抑制ALP生产在致密的天体物理等离子体，允许放松以前的界限，使它们兼容的光子ALP转换在低密度银河系介质。如果这种解释是正确的，那么所声称的ALP信号将在下一代实验室实验（如ALPS II）中实现。
2021-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Axion-Like Particles from Non-Observation of Spectral Modulations for X-ray Point Sources
我们扩展以前的搜索ALP光子转换引起的X射线光谱调制的各种新的来源，所有的类星体或活动星系核位于或后面的星系团。我们考虑了总共七个新的来源，数据来自钱德拉档案。在所有的情况下，光谱是很好地符合吸收的幂律没有证据的光谱调制，允许限制放置在ALP-光子耦合参数$g_{aγγ}$。有两个特别好的来源：A1795中的Seyfert星系2 E3140和A1367中的活动星系核NGC 3862，分别得到了$g_{aγγ} \lesssim 1.5 \times 10^{-12} {\rm GeV}^{-1}$和$g_{aγγ} \lesssim 2.4 \times 10^{-12} {\rm GeV}^{-1}$的轻ALP（$m_a \lesssim 10^{-12} {\rm eV}$）的95%的界限。
2017-04-18 astro-ph.HE hep-ph
Modelling gamma-ray-axion-like particle oscillations in turbulent magnetic fields: relevance for observations with Cherenkov telescopes
类轴子粒子（ALP）是标准模型之外的某些理论的常见预测，并且在外部磁场的存在下与光子耦合。因此，光子-ALP转换可能导致河外伽马射线源的通量增强，否则由于与背景辐射场的相互作用而衰减。伽马射线穿过的磁场通常是湍流的，并且经常用简单的域状结构建模。鉴于光子和ALP之间的最大混合，我们表明，在这样的模型实现的领域存在的光子ALP振荡概率为零。这种行为不会发生在更复杂的磁场模型中。
2014-12-08 astro-ph.HE hep-ph
Implications of ALP-photon conversion for the diffuse gamma-ray background associated with high-energy neutrinos
本文通过输运方程模拟星系际磁场中的ALP-光子转换，分析其对与高能中微子关联的弥散伽马射线背景的影响，并探讨其缓解IceCube与Fermi数据张力的作用。
2024-10-26 astro-ph.HE hep-ph
The $alpha alpha_s^2$ corrections to the first moment of the polarized virtual photon structure function $g_1^gamma(x,Q^2,P^2)$
我们给出了对运动学区域$Lambda^2 ll P^2 ll Q^2$中极化虚光子结构函数$g_1^gamma(x,Q^2,P^2)$的一阶矩的次-次-领先阶（$alpha alpha_s^2$）修正，其中$-Q^2(-P^2)$是探测（目标）光子的质量平方，$Lambda$是QCD尺度参数。为了计算味单重态轴流的三圈能级光子矩阵元，我们借助于轴反常的Adler-Barclay定理，计算了胶子算符光子矩阵元的双圈图.当$Q^2=30 sim 100 {rm GeV}^2$和$P^2=3{rm GeV}^2$以及活跃夸克味数$n_f$为3 ~ 5时，$alpha alpha_s^2$修正约为首阶（$alpha$）和次首阶（$alpha alpha_s$）贡献之和的3%。
2006-04-14 hep-ph
Axion Constraints from Quiescent Soft Gamma-ray Emission from Magnetars
从磁星核心发射的类轴子粒子（ALP）在磁星的磁层中可以转化为光子。由此产生的光子通量是敏感的产品$(i)$的ALP-核子耦合$G_{an}$控制的核心和$(ii)$的ALP-光子耦合$g_{aγγ}$控制的磁层中的转换截面。我们研究这样的排放在软伽马射线范围内（300千电子伏至1兆电子伏），ALP谱峰和天体物理背景共振康普顿上散射预计将被抑制。利用已发表的5颗磁星的静态软γ射线通量上限，对ALP-核子和ALP-光子耦合的乘积进行了限制，其中5颗磁星的软γ射线通量上限是用$CGRO$ COMPTEL和$INTEGRAL$ SPI/IBIS/ISGRI获得的。我们还提供了一个详细的研究，我们的结果对磁星核心温度的依赖。我们进一步展示了我们的结果为未来的$Fermi$ -GBM观测的预测。我们的研究结果激发了一项使用$Fermi$ -GBM研究磁星静态软伽马射线发射的计划。
2020-12-14 astro-ph.HE hep-ph
Constraining axion-like particles with the diffuse gamma-ray flux measured by the Large High Altitude Air Shower Observatory
冰立方实验对极高能量中微子的探测支持了来自相同宇宙加速器的可比较的伽马射线对应物的存在。假设这些粒子的来源是河外起源，那么发射的光子流在宇宙距离上传播时会被大量吸收。然而，在光子与超轻类轴子粒子（ALP）混合的情况下，这种预期将被强烈修改。值得注意的是，宿主星系中的光子-ALP转换会产生一个ALP通量，它在河外空间中不受阻碍地传播。然后，ALP在银河系磁场中的反向转换导致了扩散的高能光子通量。在这种情况下，最近探测到的扩散高能光子通量的大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）允许我们排除在$95\%$ CL的ALP光子耦合$g_{aγ}\gtrsim 3.9-7.8 \times 10^{-11}~\mathrm{GeV^{-1}}$的$m_{a}\lesssim 4\times10^{-7}~\mathrm{eV}$，这取决于假设的磁场和原始的伽马射线光谱。这个新的约束是互补的，与其他ALP约束从非常高的能量伽马射线实验和未来的实验的灵敏度。
2022-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Search for decaying eV-mass axion-like particles using gamma-ray signal from blazars
质量在eV范围内的衰变类轴子粒子（ALP）可能占据银河系和其他星系的暗物质晕，在河外背景光（EBL）光谱中产生特征性的“凸点”特征。这一特征在遥远的河外源的伽马射线光谱上留下了印记。我们推导出的ALP耦合到光子的光谱分析的基础上，非常高的能量伽玛射线大声耀变体的约束。我们结合费米/LAT和切伦科夫望远镜的伽马射线光谱测量，并拟合一个模型，在该模型中，通过对ALP衰变产生的光子的产生来修改固有源光谱。我们通过这种效应来限制伽马射线通量抑制的幅度。我们发现，结合费米/LAT和VERITAS数据集的源1 ES 1218+304目前提供了最严格的约束ALP-双光子耦合，这是互补的约束所施加的非观测的额外的能量损失的水平分支星，高分辨率光谱观测的星系团的光学望远镜和搜索ALP信号的欧洲核子研究中心太阳轴子望远镜。我们的分析有利于在EBL谱中存在一个凸起，这可能是由质量范围为2-3 eV的ALP和$\sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子光子耦合产生的。我们讨论了验证这一提示的可能性与更深的切伦科夫望远镜观测大量的耀变体与当前一代仪器和切伦科夫望远镜阵列。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Impact of oscillations of photons into axion-like particles on the very-high energy gamma-ray spectrum of the blazar PKS1424+240
甚高能量（VHE）伽马射线与背景辐射场的低能光子进行对产生。这导致河外源的初级伽马射线通量在与河外背景光（EBL）的相互作用中衰减，该背景光从紫外波长延伸到远红外波长。在存在磁场的情况下，伽马射线可以振荡成假想的类轴子粒子（ALP）。这可能会导致宇宙对VHE伽马射线的不透明度降低，因为ALP绕过了对的产生。在这里，证明了光子-ALP转换对PKS 1424 +240光谱的影响。这个耀变体的红移下限最近被确定为$z \geqslant 0.6035$，使其成为在VHE能量下观测到的最远的源。在特定的磁场场景和EBL模型的假设下，推导出光子-ALP耦合，导致整体凹的内禀blazar光谱。
2013-10-08 astro-ph.HE hep-ph
Spectral modulation of non-Galactic plane Gamma-ray pulsars due to photon-ALPs mixing in Galactic magnetic field
在许多描述标准模型之外的物理学的方法中，轻的南武-戈德斯通玻色子（命名为类轴子粒子或ALPS，因为它们与轴子相似）被预测存在。对于质量为neV的ALP，光子-ALP振荡发生在河外磁场中，在非常高能量的伽马射线光子的传播过程中，导致光学厚源观察到的过量辐射。为了验证这种效应，可以使用来自强银河平面或非银河平面源的伽马射线谱，并且光子-ALP混合将导致所观察到的伽马射线谱的能量依赖性抑制。在这里，我们用费米-LAT观测了位于不同线上的非银河系平面伽马射线源的样品，我们发现了与我们的prevoius分析一致的证据，位于银河磁场平面的物体的光谱调制在3.66标准的水平上进行了研究偏差在ALPS-光子振荡的框架中，所得到的参数强烈地依赖于所选择的磁场模型，但似乎是在新的实验（例如IXO）的范围内。
2017-11-23 hep-ph
Searches for Axionlike Particles Using Gamma-Ray Observations
类轴子粒子（ALP）是粒子物理学标准模型之外的一种常见理论预测，可以解释整个冷暗物质。这些粒子可以通过与外部电磁场中的光子混合来检测。在这里，我们提供了一个简短的审查ALP搜索，利用天体物理$γ$射线观测。我们总结了目前的界限以及未来的敏感性，并讨论了可能性，ALPs改变宇宙的$γ$射线不透明度。
2016-11-23 astro-ph.HE hep-ph
Investigating the gamma-ray burst from decaying MeV-scale axion-like particles produced in supernova explosions
本文研究了超新星爆发中MeV尺度类轴子粒子衰变产生的伽马射线信号，首次纳入光子聚结过程产生更重ALPs，提出新解析方法计算射线通量，并证明Fermi-LAT观测可将ALP-光子耦合限制增强约一个数量级。
2023-08-02 astro-ph.HE hep-ph
Resummation of (-B(0) Alpha-s)**N Corrections to the Photon - Meson Transition Form-Factor Gamma* + Gamma ---> Pi0
我们计算了（-b_0 alpha_s）^n对光子-介子跃迁形状因子F_{gamma pi}的贡献。为了做到这一点，我们使用了“朴素非阿贝尔化”（NNA）的假设。在NNA中，通过手工恢复第一个QCD β函数系数-b_0，（N_f α_s）^n中的级数被解释为（-b_0 α_S）^n中的级数。我们已经考虑到的领先阶系数函数和分布函数的演变的校正。由于共形约束，有可能找到演化核的本征函数。事实证明，非对角修正很小，忽略它们，我们得到了一个表示的分布函数与乘法重整化矩。对于一个接近渐近形状的简单分布函数，我们发现辐射修正使LO降低了30%，并且当Q^2在2 ~ 10 GeV^2之间时，重校准的不确定性在10%~ 2%之间。
1997-09-30 hep-ph
Polarization mesurements of gamma ray bursts and axion like particles
像伽马射线暴（GRB）这样的强磁化天体在一个足够宽的能带上传播的极化伽玛射线辐射为检验类轴子粒子（ALP）假说提供了机会。基于在几个伽马射线暴中探测到的极化伽玛射线辐射的证据，我们估计了在伽玛暴的磁化火球环境中可能发生的ALP诱导的二向色性水平。这允许估计伽玛暴的偏振测量的灵敏度的ALP-光子耦合。这种灵敏度$\gag\le 2.2\cdot 10^{-11} {\rm GeV^{-1}}$计算的ALP质量$m_a=10^{-3}~{\rm eV}$和MeV的伽马射线发射的能量扩展是有竞争力的CAST的灵敏度，并变得更强的ALP质量较低。
2008-09-03 astro-ph hep-ex 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
Probing light axion-like particle via primordial black hole evaporation with gamma-ray observations
本文研究原初黑洞蒸发产生的轴子类粒子与光子耦合的伽马射线信号，提出两种产生机制，并用Fisher方法预测未来卫星望远镜对暗物质比例和耦合常数的灵敏度。
2025-08-05 hep-ph
Probing ALPs at the CERN Gamma Factory
拟议中的欧洲核子研究中心伽马工厂的目标是每秒产生能量高达400兆电子伏的$\sim 10^{17}$光子。光子束强度预期为比MeV能量范围内的当前可用光子束的强度大$\mathcal{O}(10^7)$的因子。在这项工作中，我们探索其潜在的探测物理超越标准模型。特别是，我们讨论了搜索轴子样粒子（ALP）与光子的主要耦合，并考虑各种生产方案-固定的目标，光子-光子碰撞，转换的磁场和检测方案-通过衰变到光子或反向转换。我们发现，在一个固定的目标模式的伽玛工厂可以探测ALP与质量$m_a \lesssim \mathcal{O}(100\,\mathrm{MeV})$和衰变常数大于$10^7$ GeV，提高了一个数量级的发现潜力以前的束流收集器实验。
2021-05-31 hep-ex hep-ph
First constraints on axion-like particles from Galactic sub-PeV gamma rays
在广泛的空气簇射望远镜领域的实验改进和技术创新使得能够测量亚PeV范围内的银河宇宙射线相互作用，为寻找新的物理和暗物质提供了新的途径。首次利用HAWC和Tibet AS $γ$对银河系弥散γ射线的亚PeV（1 TeV - 1 PeV）观测，寻找与冰立方河外高能中微子流起源直接相关的类轴子（ALP）诱导γ射线信号。事实上，在河外源中产生高能中微子意味着同时产生能量相当的伽马射线。在中微子发射源的磁场中，伽马射线可以有效地转换成ALP，不受衰减地逃离它们的宿主星系，通过星系际空间传播，并在银河系的磁场中重新转换成伽马射线。这样的场景产生了在亚PeV范围内的全天空漫射高能伽马射线信号。考虑到宇宙射线与气体和辐射的相互作用以及亚阈值源对银河系天体物理伽马射线的贡献，我们对光子-ALP耦合常数$g_{aγγ}$设置了有竞争力的上限。我们发现$g_{aγγ} < 2.1\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$的ALP群众$m_a \leq 2\times10^{-7}$ eV在95\%的置信水平。我们的研究结果与以前的限制来自TeV的伽马射线域的ALP，并逐步关闭ADMX限制的质量差距。再现本研究结果的代码和数据可在GitHub \url{https://github.com/ceckner/subPeVALPs}上获得。
2023-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Gamma Ray Signals from Cosmic Ray Scattering on Axion-Like Particles
暗物质（DM）可能由轴子样粒子（ALP）组成，它们与光子和标准模型费米子耦合。本文研究了宇宙线（CR）电子在背景ALP上散射产生的光子信号。对于一系列的质量，我们发现，这些界限可以竞争力的ALP-电子耦合的新的约束，虽然在许多模型中的寿命约束可能会取代这些界限。除了目前的费米约束，我们还考虑未来的e-Astrogram边界，这将有更大的灵敏度ALP-CR诱导的伽马射线。
2020-12-14 hep-ph
