Dirac neutrinos from Peccei-Quinn symmetry: a fresh look at the axion
我们表明，一个非常简单的解决方案，强CP问题自然会导致狄拉克中微子。小的有效中微子质量来自I型狄拉克跷跷板机制。中微子质量极限探测了目前常规搜索无法到达的区域中的轴子参数。
2019-10-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
Comprehensive ALP Searches in Meson Decays
本研究利用开源工具 ALPaca 整合有效场论与紫外模型，系统分析介子衰变中的 ALP 信号、味约束及 Belle II 异常。
2025-07-25 hep-ex hep-ph
ALP Searches at the LHC: FASER as a Light Shining through Walls Experiment
我们建议使用FASER作为一个光照射通过墙壁的实验，以寻找轴子和类轴子粒子（ALP）。大型强子对撞机碰撞产生高强度和高能量的光子通量在向前的方向，可以振荡成ALP的磁场，用于限制束。这些ALP然后穿过大约100米的岩石，然后到达FASER的磁场，在那里它们可以转换回光子并被电磁量热计检测到。在接下来的几年里，FASER和它的继任者FASER 2在向前物理设施将能够探索区域的ALP参数空间无法访问的其他实验室为基础的实验。
2023-02-14 hep-ex 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
New Directions for ALP Searches Combining Nuclear Reactors and Haloscopes
本研究提出结合核反应堆与轴子晕探测器的新型ALP搜寻装置reactoscope，利用反应堆光子经Primakoff过程产生ALP再在强磁场中转化为光子探测，推导了格勒诺布尔等地的实验灵敏度，拓展了现有实验室实验的探测范围且不受天体物理假设约束。
2024-05-23 hep-ex hep-ph
Nonresonant Searches for Axion-Like Particles in Vector Boson Scattering Processes at the LHC
我们提出了一个新的搜索类轴子粒子（ALP），针对矢量玻色子散射（VBS）过程在大型强子对撞机。我们认为非共振ALP介导的VBS，其中ALP作为脱壳介质参与。每当ALP太轻而不能共振产生时，这个过程就会发生，它利用了ALP与电弱标准模型玻色子相互作用的衍生性质。我们研究了与两个喷注相关的具有大的二玻色子不变质量的$ZZ$、$Zγ$、$W^\pm γ$、$W^\pm Z$和$W^\pm W^\pm$对的产生。在规范不变的框架下工作，ALP耦合到电弱玻色子的上限是从运行2公共CMS VBS分析的重新解释。ALP耦合$ZZ$，$Zγ$和$W^\pm W^\pm$对推断的约束是非常有竞争力的ALP群众高达100 GeV。它们的优点是不依赖于ALP与胶子的耦合和ALP的衰变宽度。还计算了LHC运行3和HL-LHC的简单预测，展示了ATLAS和CMS未来专用分析的能力。
2022-05-18 hep-ex hep-ph
A Fresh Approach to Forecasting in Astroparticle Physics and Dark Matter Searches
我们提出了一个工具箱的新技术和概念的有效预测的实验灵敏度。这些都适用于大范围的情况下（天体）粒子物理学，并基于Fisher信息形式主义。Fisher信息提供了一个问题的答案，什么是从给定的观察最大的可提取信息？它是许多科学分支中预测实验灵敏度的常用工具，但很少用于天体粒子物理学或粒子暗物质的搜索。在简要回顾了一般泊松似然的Fisher信息矩阵，我们提出了非常紧凑的表达式估计预期的排除和发现限制（等效计数法）。我们表明，通过与Monte Carlo结果的比较，他们仍然令人惊讶的准确，甚至深泊松制度。我们展示了如何相关的背景系统可以有效地占高斯随机场的基础上的治疗。最后，我们引入了Fisher信息流的新概念。它可以被认为是一个推广的常用的信噪比，同时占非本地属性和饱和效应的背景和仪器的不确定性。它是一个强大而灵活的工具，可以作为天体粒子物理学和粒子暗物质搜索的知情战略发展的核心概念。
2018-02-06 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Discovering Axion-Like Particles with Photon Fusion at the ILC
对耦合到电弱玻色子的类轴子粒子（ALP）的实验搜索跨越了广泛的ALP质量范围，从MeV的束流收集实验搜索到TeV的LHC搜索。在这里，我们研究了一个有趣的参数空间范围内的ALP夫妇只超荷。在GeV到数百GeV的质量范围内，ALP通过光散射对光的贡献可以是显著的。通过简单的运动学切割，我们表明，在$\sqrt{s} = 250\,\rm{GeV}$或$\sqrt{s} = 500\,\rm{GeV}$运行的ILC可以发现ALP在这个范围内的质量与显着较小的耦合到SM比以前的实验，下降到$g_{aBB} = 10^{-3}\,\rm{TeV}^{-1}$。
2021-08-26 hep-ex hep-ph
Investigation of the concurrent effects of ALP-photon and ALP-electron couplings in Collider and Beam Dump Searches
本文研究 ALP-光子与 ALP-电子耦合同时存在时对对撞机和束流倾倒实验界限的影响，发现截面、分支比和寿命修正会显著改变 Belle-II、BaBar、E137、NA64 等实验对 KSVZ 和 DFSZ 类紫外模型的约束。
2023-09-11 hep-ex hep-ph
Blazar Boosted ALP and vector portal Dark matter confronting light mediator searches
针对低质量暗物质探测难题，提出利用耀变体喷流增强暗物质电子散射，在超级神冈探测器中超越现有介质子搜索限制，并首次实现对ALP介导亚MeV暗物质的强约束。
2025-04-23 hep-ex hep-ph
Fresh look at the diffuse ALP background from supernovae
本文重新计算了超新星产生的弥漫性ALP背景，更新了Fermi-LAT约束，并评估了未来实验的灵敏度，发现SN 1987A冷却约束仍最强。
2025-07-09 astro-ph.HE hep-ph
Axionlike particles searches in reactor experiments
反应堆中微子实验为类轴子粒子的研究提供了丰富的环境。利用核反应堆堆芯产生的强光子通量，这些实验有可能探测质量低于10 MeV的ALP。我们探讨这些搜索的可行性，考虑通过Primakoff和康普顿的过程，以及核过渡产生的ALP。这些粒子随后可以通过逆普里马科夫散射和逆康普顿散射与附近探测器的材料相互作用，或者通过轴向电吸收，或者它们可以衰变成光子或电子-正电子对。我们表明，基于反应堆的中微子实验有很高的潜力来测试ALP光子耦合和质量，目前只探测宇宙学和天体物理学观测，从而提供互补的实验室为基础的搜索。此外，我们将展示如何反应堆设施将能够测试以前未探索的区域中的$\sim$兆电子伏ALP质量范围和ALP电子耦合的顺序$g_{aee} \sim 10^{-8}$以及ALP核子耦合的顺序$g_{ann}^{(1)} \sim 10^{-9}$，测试区域超出TEXONO和Borexino限制。
2020-11-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Hunting for Chameleons in ALP searches
我们讨论了一些最近的发展中变色龙模型在第四帕特雷研讨会上的轴子，WIMP和WISPs。特别是我们讨论了在实验室中进行的轴子样粒子搜索中寻找变色龙的可能性。这样的变色龙可以以不同的耦合强度与光子和物质耦合。我们讨论了在量子真空实验中寻找这些暗能量候选者的令人兴奋的可能性-特别是费米实验室的GammeV实验。
2008-09-24 hep-ph
Axionlike particle searches in short-baseline liquid scintillator neutrino detectors
本文研究了短基线液体闪烁体探测器中类轴子粒子（ALPs）的搜索，通过分析瞬发与延迟光子信号及符合事件实现背景甄别，证明该技术能探索宇宙学三角形及MeV级ALP质量等未知的参数空间。
2025-11-03 hep-ex hep-ph
ALP one-loop corrections and nonresonant searches
我们考虑了ALP的完全首阶--五维--有效线性拉格朗日量。全套的一个回路的贡献ALP-SM有效的耦合推导，包括所有有限的修正。这些计算的一些现象学的后果也探讨作为说明，味道对角通道的费米子的情况下：特别是，我们探讨一个循环的约束耦合的ALP顶夸克。此外，我们提出了一个新的搜索ALP，针对VBS过程中的大型强子对撞机。为此，我们考虑在VBS，其中ALP参与作为离壳介质的树级双玻色子生产。ALP EW耦合的上限是从重新解释运行2公共CMS VBS分析中获得的。还计算了LHC运行3和HL-LHC的简单预测，展示了ATLAS和CMS未来专用分析的能力。
2022-05-18 hep-ph
High-precision muon decay predictions for ALP searches
本研究改进了极化Michel衰变正电子能谱的理论预测，纳入高阶对数增强项并重求和软光子大对数项，将结果应用于MEG II和Mu3e实验，估算理论误差对μ子衰变为类轴子粒子的轻子味破缺衰变分支比灵敏度的影响。
2023-07-23 hep-ex hep-ph
Leading QCD Corrections for Indirect Dark Matter Searches: a Fresh Look
非相对论性暗物质粒子在树能级上的湮灭可以通过附加规范玻色子的辐射得到强烈的增强。这对于螺旋度被抑制的马约拉纳粒子（如中性伴子）湮灭为费米子对的情况尤其如此。令人惊讶的是，尽管强耦合可能会产生很大的影响，但到目前为止，对胶子内部韧致辐射的研究要比对光子或电弱规范玻色子的研究少得多。在这里，我们的目标是弥合这一差距，提出了一个一般的分析，中性伴子湮灭成夸克反夸克对和胶子，允许例如任意中性伴子组成，并保持领先的夸克质量依赖在计算的所有阶段。我们发现，在某些情况下，大大增强湮灭率，特别是与最轻的中性伴子的质量接近简并的平方的情况下，但在相关的反质子和伽马射线光谱也显着的扭曲。这两种效应都极大地影响了对暗物质的间接搜索的限制，因此在例如，全球扫描另一方面，对于广泛的扫描，QCD修正的完整计算在数值上通常太昂贵，无法对参数空间中的每个点执行。我们在这里首次提出了一个有效的，数值上快速实现QCD校正，可扩展的非超对称模型，这避免了计算上要求完整的单循环计算或事件发生器运行，但完全捕捉到间接暗物质搜索相关的领先效应。在这种情况下，我们还提出了更新的约束暗物质湮灭从宇宙射线反质子数据。最后，我们评论的影响，我们的研究结果的遗迹密度计算。
2016-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Axion-Like Particle Production at Beam Dump Experiments with Distinct Nuclear Excitation Lines
本文以 IsoDAR 为例，提出利用束流 dump 中单能核退激光子搜索类轴子粒子，可弥补传统 QCD 轴子搜索的空白并拓展对核子/电子耦合参数空间的灵敏度，同时给出优化同位素静止衰变实验设计的思路。
2023-05-25 hep-ex hep-ph
Axions and Axion-like particles: collider searches
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文系统综述了对撞机搜寻类轴子粒子的唯象学，介绍其理论来源、有效场论描述、主要产生衰变道及间接探测方法，为初学者提供入门参考。
2026-10-28 hep-ph
Searches for axion-like particles via $γγ$ fusion at future $\mathrm{e}^+\mathrm{e}^-$ colliders
本文研究了在FCC-ee和ILC对撞机中通过光子熔合产生并衰变为双光子的类轴子粒子，利用参数化模拟给出了95%置信水平下的产生截面与耦合常数上限。
2024-03-26 hep-ex hep-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
Diffuse axion-like particle searches
提出了一种基于高能天体物理中微子产生的γ射线来寻找类轴子粒子的新方法。高能中微子的存在意味着在同一个源中产生伽马射线。光子可以在源的磁场中转换成ALP，并将作为ALP穿过河外空间。银河系磁场中的反向转换导致了扩散的各向异性高能光子通量，现有的和即将到来的伽马射线探测器，如HAWC，CTA和LHAASO可以探测到。该方法探测未探索的ALP参数空间，LHAASO对$10^{-11}\, \rm{GeV^{-1}}$以上的耦合实际上是敏感的，并且在十年内质量高达$3\times 10^{-6} \, \rm{eV}$。我们的技术还探讨了可行的ALP暗物质参数空间。
2017-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Any Light Particle Searches with ALPS II: first science results
University of Florida（佛罗里达大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Radboud University（拉德堡德大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
ALPS II实验首次尝试探测轴子等轻量子粒子，未发现证据，但对双光子耦合强度设定了更严格的限制，并展示了实验的稳定运行和校准能力。
2026-05-15 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
Prospects for sub-EW-scale ALP searches via $γ+b\bar{b}$ signatures at the LHC using jet substructure techniques
本研究利用喷注结构技术，在LHC上通过$\gamma+b\bar{b}$特征搜索10-100 GeV的轻ALP，获得对ALP-费米子耦合的预期排除界限，并探讨触发阈值的影响。
2025-10-09 hep-ex hep-ph hep-th
New Collider Searches for Axion-like Particles Coupling to Gluons
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一种伪南武-戈德斯通玻色子，它与标准模型的许多扩展中出现的自发破缺的全局对称性有关。假设最一般的有效拉格朗日到5维运营商的ALP与SM领域的相互作用，我们调查的LHC 13的ALP生产与双喷气机的敏感性的第一次。这项研究的重点是光ALP，在检测器上显示为不可见的粒子。执行一个现实的检测器模拟和部署一个多变量的技术，以最好地区分信号从背景中，我们设置预期的上限ALP耦合胶子。一套全面的背景过程被认为是，它表明，这个过程提供了显着的敏感性ALP-胶子耦合和由此产生的绑定是更严格的比那些已经在大型强子对撞机。我们还提出了HE-LHC 27和FCC-hh 100的前景，并表明这些未来的对撞机能够将LHC的限制提高大约一个数量级。
2020-12-05 hep-ph
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
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
Higgs Footprints of Hefty ALPs
本文在希格斯有效场论中研究类轴子粒子，通过对比衰变与高动量转移约束，强调多顶夸克和多希格斯产生对超越标准模型搜索的重要性。
2023-06-20 hep-ex hep-ph
Looking forward to photon-coupled long-lived particles IV: neutralino-ALPino/gravitino
本文研究亚GeV长寿命中性微子衰变为光子和ALPino或引力微子的超对称场景，纳入三体轻子衰变及电子散射等特征，并展示FASER2和SHIP可显著超越现有耦合常数限制。
2023-06-01 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
KOTO vs. NA62 Dark Scalar Searches
KOTO和NA 62这两个K介子工厂位于强度前沿的最前沿，测量和分析了前所未有的长寿命和带电K介子数量，约为10^{13}。这些实验目前有一个独特的机会来寻找暗区。在本文中，我们证明了在KOTO和NA 62进行的搜索是互补的，都是探索未知的领域。我们考虑两种性质不同的物理情况。首先，我们分析了耦合到胶子或电弱规范玻色子的类轴子粒子（ALP）模型。在第二，我们介绍了一个模型的基础上近似奇怪的味道对称性，导致一个强烈的违反Grossman-Nir界。对于第一种情况，我们为KOTO实验设计了一个新的搜索策略，K_L -> pi^0 a -> 4 gamma。其对分支比的预期灵敏度在10^{-9}的水平。这证明了KOTO作为发现机器的巨大潜力。此外，我们重新审视其他界限的ALP从K介子工厂，突出的主要来源的理论不确定性，对撞机实验，并显示新的预测。对于第二种情况，我们表明，该模型可能是兼容的KOTO数据的初步分析，显示新物理学的提示。
2020-05-11 hep-ex hep-ph
Outreach Modules for New Particle Searches Using the ATLAS Forward Proton Detector and for Higgs Boson Physics
我们提出了两个模块作为捷克粒子物理项目（CPPP）的一部分。这些模块是针对高中生（15至18岁）的大师班的学习工具。第一个模块专用于使用ATLAS正向质子（AFP）探测器探测类轴粒子（ALP）。第二个模块的重点是重建的希格斯玻色子玻色子的质量使用希格斯玻色子玻色子的黄金通道与四个轻子在最后的状态。这些模块可在http://cern.ch/cppp上查阅。
2022-12-21 hep-ex hep-ph
Axion-like particle searches with MeerKAT and SKA
在过去的几年里，由于类轴子粒子（ALP）具有解释宇宙中冷暗物质（CDM）总丰度的潜力，对它们的研究已经显着增长。ALP和光子之间的耦合允许ALP自发衰变成成对的光子。对于凝聚在星系周围CDM晕中的ALP，ALP的受激衰变也是可能的。在这项工作中，我们研究了从这个过程中产生的无线电辐射的可探测性与即将到来的射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）和MeerKAT。我们的研究结果，使用最近更现实的敏感性估计，表明以前的非观测上限预计的SKA是非常乐观的，与矮星系观测的限制被削弱了一个数量级至少。值得注意的是，我们的结果也更强烈地依赖于ALP质量比以前，由于频率依赖性的降解效果的列入。我们发现，最强的潜在环境，以探测ALP是附近的射电星系（由于强光子增强因子）。此外，通过使用可见度锥，在$4.96 \times 10^{-7} \ \text{--} \ 1.04 \times 10^{-4} \ {\rm eV}$质量范围内的ALP将对在具有SKA的$1.83 \times 10^{-12} \ \text{--} \ 7.69 \times 10^{-10} \ {\rm GeV}^{-1}$范围内的ALP光子$g_{aγ}$具有非观测上限。MeerKAT只能在50小时的观测时间内产生类似于CAST实验的极限。最后，我们证明了在银河系磁场中，CDM ALP到光子的磁转换是高度次显性的，甚…
2022-01-27 astro-ph.HE 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
AGN spectral variability across activity states and searches for axion-like particles
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学）；Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院博戈留博夫理论物理研究所）
本研究探讨了AGN光谱变化对ALP搜寻的影响，发现时间平均可能误判ALP效应，强调需考虑光谱变化以提高搜索精度。
2026-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Searches for axion-like particles in proton-proton and ion-ion collisions at energies in the center of mass system of 5.02 TeV and 13 TeV
Institute for Nuclear Research NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院核物理研究所）
研究通过建模轴子类粒子在高能碰撞中的产生截面，探索其作为暗物质的候选者，并分析其在不同碰撞条件下的衰变特性。
2024-01-12 hep-ph nucl-ex
Invisible decays of axion-like particles: constraints and prospects
类轴子粒子（ALP）可以提供一个门户到新的状态的黑暗部门。我们研究这个门户网站的现象时，ALP主要是看不见的衰减，而其与标准模型部门的相互作用基本上是通过其耦合到电子和/或光子。我们重新分析现有的限制，从各种对撞机和束流收集实验，特别是ALP生产通过电子/正电子相互作用，除了通常的生产通过ALP-光子耦合。我们进一步讨论了这些限制和有趣的可能性，同时解释μ子和电子磁矩异常之间的相互作用。最后，我们说明了在LNF正电子固定靶实验PADME的ALP搜索的前景，以及未来达到的升级实验装置。
2021-04-08 hep-ex hep-ph
Predictions for Axion Couplings from ALP Cogenesis
在标准模型中加入一个类轴子粒子（ALP），在早期宇宙中具有场速度，同时解释了观测到的重子和暗物质密度。这需要ALP与光子、核子和/或电子之间的一个或多个耦合，这些耦合被预测为ALP质量的函数。这些预言的出现是因为暗物质与重子密度的比率与ALP场速度无关，从而允许ALP质量$m_a$与衰变常数$f_a$之间存在相关性。预测的耦合的数量级大于那些为QCD轴子和暗物质从传统的ALP错位机制。因此，这个方案，ALP共生，是在未来的实验ALP搜索从实验室和恒星的对象，并为暗物质。
2020-06-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraining axion-like dark matter with a radio-frequency atomic magnetometer
University of Crete（克里特大学）；ENSSAT, Université de Rennes（雷恩大学ENSSAT学院）；Zhejiang University of Science and Technology（浙江科技大学）
利用射频原子磁力计在宽频带内搜索轴子类粒子与物质的相互作用，发现暗物质轴子与质子、中子和电子耦合的上限，扩展了对轴子-费米子相互作用的搜索范围。
2026-03-29 hep-ph physics.atom-ph
Light in the beam dump -- ALP production from decay photons in proton beam-dumps
在MeV-GeV区域探索长寿命粒子是一项艰巨的任务，但它可能为我们提供一个独特的进入暗区的途径。具有足够能量和强度的质子束的固定目标设施是应对这一挑战的理想工具。在这项工作中，我们表明，主要耦合到光子的类轴粒子（ALP）的产生率收到的次级$π^0$和$η$介子的子光子在质子簇射中产生的显着贡献。我们仔细比较PYTHIA模拟光谱的实验文献，计算ALP通量从Primakoff转换这些光子，最后重新审视现有的限制ALP和更新的前景，一组现有的和未来的搜索。我们的研究结果表明，考虑到这种生产机制显着提高了灵敏度相比，以前的研究的基础上连贯的ALP生产在初级质子-核相互作用。
2020-09-11 hep-ex hep-ph
First results from BRASS-p broadband searches for hidden photon dark matter
BRASS-p原型在12-18 GHz频段搜索隐藏光子暗物质，达到对动力学混合的创纪录灵敏度（0.3-1.0）×10^-13，并展望了其在更宽质量范围的暗物质搜索应用。
2023-07-31 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Signals of Axion Like Dark Matter in Time Dependent Polarization of Light
我们考虑通过使用光的偏振角的时间序列数据来搜索类轴子粒子（ALP）。如果ALP的凝聚起着暗物质的作用，光的偏振面作为时间的函数振荡，我们可以通过连续观察偏振来检测ALP的信号。特别是，我们讨论了傅立叶变换的数据的时间相关的偏振角的分析是强大的发现ALP暗物质的信号。我们特别注意来自天体物理源如原行星盘、超新星遗迹、宇宙微波背景辐射的前景辐射等的光，指出对于ALP质量的$\sim 10^{-22}$ - $10^{-19}\ {\rm eV}$，在傅立叶空间中的ALP搜索可以到达其他搜索尚未探索的参数区域。
2019-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Atmospheric axion-like particles at Super-Kamiokande
我们考虑一个亲μ介子类轴子粒子（ALP），记为$a$，轻于μ介子质量的两倍。这个质量范围的ALP主要衰变成一对光子，由三角形μ介子环引起。这种轻嗜μ-ALP天然地是长寿命的。在大气层中，ALP大量产生于空气簇射中的带电介子衰变，如$π^\pm \to μ^\pm νa$，通过ALP-μ子耦合$g_{aμμ}$。在传播数十公里后，ALP在地球表面附近的大容量切伦科夫探测器（如Super-Kamiokande（SK））内与$a\to γγ$一起衰减。我们发现目前的SK观测对质量范围[1 MeV，30 MeV]的亲μ子ALP和ALP-μ子耦合$[10^{-3}$，$10^{2}]$的约束，假设[ $10^{-3}$ km，$10^6$ km]中的适当衰变长度$cτ_a$依赖于或独立于$g_{aμμ}$。我们的结论是，这种异国情调的状态的大气搜索可以补充对撞机和束流收集实验以及天体物理探测。
2022-11-09 hep-ex hep-ph
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Axions: From Magnetars and Neutron Star Mergers to Beam Dumps and BECs
我们回顾了搜索类轴子粒子（ALP）的主题，涵盖了与其他最近评论互补的材料。我们的评论的前半部分包括在中子星核心的极端环境中的ALP，高度磁化的中子星（磁星）的磁层，并在中子星合并。重点讨论了中子星光子谱中可能存在的ALP信号和中子星合并产生的引力波/电磁信号。然后，我们回顾了最近的发展，在实验室生产的ALP搜索，主要集中在基于加速器的设施，包括束流转储型实验和对撞机实验。我们提供了一个通用的讨论ALP搜索管道从生产到检测，在步骤中，我们的讨论是直截了当地适用于大多数束流转储类型和反应堆实验。最后，我们有选择地看看在超轻暗物质的快速发展领域，特别是玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的形成。我们回顾了超轻暗物质的BEC的性质，并将这些性质与数值模拟的发展联系起来，最终对实验研究产生影响。
2021-02-24 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
BSM Searches at a Photon Collider with Energy $E_{γγ}< 12$ GeV
II. Institut für Theoretische Physik, Universität Hamburg（汉堡大学理论物理第二研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）
本文探讨在能量 $E_{γγ}<12$ GeV 的光子对撞机中通过光子-光子碰撞观测ALPs的可能性，分析了标准模型轻子散射过程及扩展的横截面预测。
2026-03-27 hep-ex hep-ph
Collider constraints on axion-like particles
综述了在对撞机上寻找类轴子粒子（ALP）的现状和前景，主要集中在欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机上。在大型强子对撞机上，通过寻找二光子、三光子和四光子终态中的新$a\toγγ$共振，已经对质量超过几个GeV的耦合到光子以及Z玻色子或希格斯玻色子的ALP进行了限制。分析了质子-质子和铅-铅碰撞中的包容和排斥双光子pp，PbPb $\to a \to γγ(+X)$，以及奇异Z和Higgs玻色子衰变pp $\to \mathrm{Z},\mathrm{H}\to aγ\to 3γ$和pp $\to \mathrm{H}\to aa \to 4γ$.排他搜索PbPb碰撞提供了最好的排除限制ALP群众$m_a\approx 5-$ 100 GeV，而其他渠道是最有竞争力的$m_a\approx 100$ GeV $-$ 2.6 TeV。在95%的置信水平下，排除了高达$\sim$ 100 nb的集成ALP生产截面，对应于在宽质量范围内对低至$g_{aγ}\approx$ 0.05 TeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的约束。预计在未来十年，在LHC接近$g_{aγ}\approx 10^{-3}$ TeV $^{-1}$时，$-$ 100的这些限制将比$m_a\approx 1$ GeV $-$ 5 TeV提高10倍。
2021-02-24 hep-ex hep-ph nucl-ex
Light-shining-through-wall cavity setups for probing ALPs
本文探讨了由双射频腔组成的“光穿墙”装置搜寻类轴子的问题，比较了三种涉及腔泵浦模式与外部磁场的装置效率，并分析了灵敏度对腔体相对位置及径长比的依赖性。
2023-05-12 hep-ph
ALP-ine quests at the LHC: hunting axion-like particles via peaks and dips in $t \bar{t}$ production
本文研究LHC在$t\bar{t}$末态中搜寻ALP，利用不变质量谱和自旋角关联区分一般ALP与顶圈诱导赝标量，并给出当前及高亮度LHC的限制与前景。
2025-01-07 hep-ph
Bounds on massive graviton-like particles from searches for axion-like particles coupling to photons
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高等物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学与技术研究院）；CERN, EP Department（欧洲核子研究中心，实验物理部）
本文将轴子类粒子耦合到光子的限制重新解释为对引力子类粒子的限制，探讨了引力子类粒子在不同实验装置中的探测范围和未来可能的灵敏度。
2026-10-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Searches for extra-dimensional excitations in light-by-light scattering
Mohammed V University in Rabat, Faculty of Sciences（拉巴特穆罕默德五世大学理学院）；School of Physics Applied and Engineering, Mohammed VI Polytechnic University（穆罕默德六世理工大学应用物理与工程学院）；Irfu, CEA, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CEA IRFU）
该研究通过光-光散射在LHC上探测额外维激发态Radion，揭示其与Higgs场的非最小混合可显著增强信号。
2026-01-07 hep-ph
Prospects for Searching Axion-like Particle Dark Matter with Dipole, Toroidal and Wiggler Magnets
在这项工作中，我们认为搜索的暗物质的轴子或轴子状粒子（ALP）使用共振射频腔插入到偶极磁铁从粒子加速器，摆动磁铁加速器为基础的先进光源，和环形磁铁类似于粒子物理探测器中使用的。我们调查预期的灵敏度，这样的ALP暗物质探测器，并讨论工程方面的建设和调整。还简要提及由于磁性技术的改进而变得可用的甚至更强的场磁体。结论是，利用现有的磁铁进行新的实验，可以大大扩大寻找类轴子暗物质粒子的质量区域。
2011-10-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The KSVZ Atlas: A Unified SMEFT-ALP Framework
Institut de Física Corpuscular (IFIC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) and Universitat de València (UV)（粒子物理研究所（IFIC），西班牙国家科学研究委员会（CSIC）和瓦伦西亚大学（UV））；University of Basel（巴塞尔大学）
本文构建了将KSVZ型紫外完备模型匹配到SMEFT和低能ALP有效理论的通用框架，并通过全局拟合电弱、希格斯和味观测量获得对Wilson系数的稳健约束，进而转化为对QCD轴子和ALP耦合的间接探测。
2026-06-11 hep-ph
