Resonant excitation of the axion field during the QCD phase transition
我们发现，在QCD相变过程中，宇宙膨胀在原始等离子体中产生的绝热涨落通过将轴子从低动量模抽到动量高达$\sqrt{3} m$阶的模而共振激发轴子场，其中$m$是轴子质量.我们导出了受激轴子的动量分布。如果轴子质量大于几个$μ$ eV，那么被激发的冷轴子的分数是一阶的。无论暴胀发生在Peccei-Quinn相变之前还是之后，这种效应都会发生。
2022-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic strings and domain walls of the QCD quark condensate with and without a hidden axion
本文研究QCD夸克凝聚体形成的轴子型弦-壁系统，指出其独立于隐藏轴子存在并可能主导早期宇宙演化，同时分析了费米子零模、反常流入及其在QCD相变和重离子物理中的意义。
2025-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Interference-assisted resonant detection of axions
量子色动力学轴子和其他轴子类粒子在光穿透墙（LSW）实验中的检测方案是基于这些粒子在磁场中转化为光子。另一种方案可能涉及通过共振轴子吸收引起的共振原子或分子跃迁进行检测。在这个过程中得到的信号是二阶的轴子-电子相互作用常数，但可能成为一阶，如果我们允许的轴子引起的过渡振幅和产生轴子的电磁辐射引起的过渡振幅之间的干扰。
2018-04-07 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
The Rethermalizing Bose-Einstein Condensate of Dark Matter Axions
当光子温度约为500 eV时，在QCD相变过程中产生的轴子由于引力自相互作用而热化。然后它们形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。由于轴子BEC再热的时间尺度比宇宙的年龄短，因此它具有与其他形式的冷暗物质不同的特性。如果暗物质是轴子，至少部分是轴子，但如果暗物质完全是WIMP或无菌中微子，那么星系晕中暗物质的焦散环的观测证据就无法解释了。
2015-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Resonant Landau-Zener Conversion In Multi-Axion Systems
本文解析研究多轴子系统中的朗道-齐纳共振转换，揭示非绝热转换机制，并预测QCD轴子与类轴子混合对卤oscope实验的探测目标。
2025-07-08 astro-ph.CO hep-ex 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
Resonant Conversion of Dark Matter Oscillons in Pulsar Magnetospheres
由于它们的高磁场和等离子体密度，磁共振雷达为超越标准模型（BSM）物理的测试提供了极好的实验室。当轴子或类轴子粒子（axion-like particles，ALP）足够接近光子时，它们可以共振转换为光子，产生戏剧性的电磁信号。我们讨论了从束缚配置的轴子，脉冲星磁层碰撞检测这样的信号的可能性。我们发现，所有的，但dendrified轴子星，$\textit{oscillons}$，潮汐破坏之前，共振转换可以发生。振荡可以有效地转换为光子，导致明亮，短暂的无线电闪光。使用现有的（甚大阵和LOFAR）和即将到来的（平方公里阵）无线电任务观测银河系隆起有可能探测到$m_a \in \left[0.1 \ μ\text{eV}, 200 \ μ\text{eV}\right]$范围内的轴子质量的此类事件，即使轴子在暗物质中所占的比例可以忽略不计。
2020-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Chern Simons condensate from misaligned axions
本研究通过线性响应得到非对齐轴子诱导的陈-西蒙斯密度非平衡凝聚体，推导其高温重整化表达式，提出凝聚态类轴子准粒子可探测宇宙轴子，并指出其可诱导非阿贝尔凝聚体与手征对称性破缺。
2023-04-28 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
Resonant production of dark photons from axion without a large coupling
本文提出一种新情景，通过trapped misalignment机制延迟轴子振荡，在无需大耦合的情况下高效产生暗光子，并显著降低暗光子极化不对称性及引力波。
2023-03-09 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting Constraints on Resonant Axion-Photon Conversions from CMB Spectral Distortions
本文通过改进光子等离子体质量建模并结合解析与CosmoTherm数值模拟，重新分析了CMB光子共振转化为轴子引起的谱畸变，首次处理大畸变区域，发现其可探测此前未探索的轴子参数空间。
2024-11-20 astro-ph.CO
Numerical Analysis of Resonant Axion-Photon Mixing: Part I
本研究开发了求解空间变化背景下经轴子修正麦克斯韦方程组的数值方法，分析强磁化等离子体中共振轴子-光子混合，验证了方法准确性并与解析解对比，发现仅与一个已发表结果吻合，还重现了轴子与磁声模、阿尔文模的混合，为中子星磁层射电信号预测提供支撑。
2024-05-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Resonant gravitational waves in dynamical Chern-Simons-axion gravity
本文考虑了动力学Chern-Simons引力场，通过庞特里亚金密度与轴子暗物质耦合的标量场的识别，讨论了参量共振对引力波（GWs）的影响.当我们考虑GWs在相干振荡的轴子云，我们确认，显着的共振放大的GWs发生在一个狭窄的频带，和放大被限制到后期的时代后，入射波的通道。我们还确定了轴子云自发发射GW的条件。一旦我们考虑到的轴子振荡的空间相位分布的随机性，我们发现，与相干的情况相比，放大被抑制，但仍然可以发生显着的放大的GW。我们还研究了在目前的宇宙中，考虑到宇宙的历史，是否有可能放大的GWs。我们发现，共振放大是很难从GW的观察在标准的轴子DM模型，其中轴子是DM的主导成分的情况下进行测试。然而，有一些参数窗口，在其中的GWs的共振放大可能会被观察到，如果轴子是次主导组件的DM，和轴子云的形成被推迟，直到哈勃率变得比轴子质量小得多。
2021-01-04 astro-ph.CO gr-qc 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
Do Dark Matter Axions Form a Condensate with Long-Range Correlation?
最近，人们对暗物质轴子引力热化并形成具有宇宙学长程关联的玻色-爱因斯坦凝聚体的说法产生了极大的兴趣。这对星系尺度的观测有潜在的影响。在这里，我们批判性地审视这一主张。我们指出，由于排斥相互作用，这确实可以驱动长程序，并由于吸引力的相互作用，这可能会导致局部玻色团块（恒星或孤子），只表现出短程相关的热化和冷凝物的形成之间有本质的区别。虽然排斥和吸引力之间的差异是不存在的标准碰撞玻尔兹曼方程，我们认为，这是必不可少的场论动力学，我们解释为什么后者的分析是适当的凝聚。由于轴子主要由吸引力相互作用--引力和标量-标量接触相互作用--控制，我们得出结论，虽然形成了玻色-爱因斯坦凝聚体，但长程相关的说法是不合理的。
2015-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Broadband and Resonant Approaches to Axion Dark Matter Detection
当超轻的轴子暗物质遇到静磁场时，它会产生一个有效的电流，该电流沿着磁场线并以轴子康普顿频率振荡。我们提出了一个新的实验来检测这种轴子有效电流。在存在轴子暗物质的情况下，一个大的环形磁铁将像一个振荡的电流环，其感应的磁通量可以通过一个电感耦合到SQUID磁强计的外部拾取回路来测量。我们认为谐振和宽带读出电路，并表明，宽带的方法具有优势，在小轴子群众。考虑到不可约的噪声源，我们估计了这种设计的范围，并证明了对质量在10^{-14}-10 ^{-6} eV范围内的类轴子暗物质的潜在敏感性。特别是，宽带和共振策略都可以探测具有大统一体尺度衰减常数的QCD轴子。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Resonant backreaction in axion inflation
轴子暴胀需要暴胀子场通过陈-西蒙斯项与规范场耦合。这导致在暴胀期间产生强规范场，其对暴胀运动方程产生反作用。在这里，我们表明，这个强非线性系统一般经历了共振增强的规范场生产，导致在暴胀子速度以及在规范场频谱的振荡功能。规范场在小尺度上产生了强烈增强的标量功率谱，超过了以前的估计。对于适当的参数选择，这些过密区域的崩溃可以导致大量的（轻）原始黑洞的显着的现象学后果。
2020-08-12 astro-ph.CO hep-th
Nonlinear resonant oscillation of gravitational potential induced by ultralight axion in $f(R)$ gravity
在$f(R)$引力场中研究了质量约为$10^{-22}$ eV的超轻轴子暗物质，这可能解决暗能量问题.特别是，我们专注于一个事实，即在时间振荡的轴子场的压力产生振荡的引力势。我们证明了引力势的振荡对引力模型是敏感的。值得注意的是，我们发现，通过引力波探测器的振荡的可探测性可以显着增强由于超轻轴子和标量之间的非线性共振。
2017-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Galactic Condensates composed of Multiple Axion Species
超轻标量暗物质被认为是构成暗物质的一个组成部分，尽管最小的方案越来越受到限制。在这项工作中，我们分析的情况下，暗物质由一个以上的超轻玻色子，每个具有不同的质量。这可能导致引力束缚的玻色-爱因斯坦凝聚体的形成，其结构与由单个标量场组成的凝聚体非常不同。通过推广从众所周知的单味的情况下，我们探索了大范围的输入参数，受稳定性准则，并确定允许的参数空间作为粒子物理参数的函数的双味凝聚体，特别注意的情况下，这种凝聚体可以组成银河系的核心。我们还分析了单一口味的冷凝物受到外部重力从大规模的内部机构，并发现这样的系统可能模仿星系核心的大小以及。
2020-10-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dynamics of axion-neutral pseudoscalar mixing
本研究推导了QCD相变后轴子与中性π介子通过辐射浴耦合混合的二阶非平衡有效作用量，揭示了凝聚体演化、动力学混合及长寿命相干性等特性，该框架可推广至介质中粒子混合问题。
2023-07-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Evaporating Axion Dark Matter and the Hubble Constant
本文提出类轴子粒子暗物质凝聚体在暗辐射作用下蒸发损失能量的机制，该机制能自然增加宇宙能量密度，可能为解决哈勃常数张力提供新方案。
2024-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Resonant magnetogenesis from axions
我们研究了U（1）规范场与轴子场之间的Chern-Simons耦合产生种子磁场的过程。我们解决的轴子开始在通货膨胀，再加热，也辐射占主导地位的宇宙热化后的时代振荡。我们研究的共振生成机制，并强调，一个小的振荡时间尺度相对于宇宙膨胀可以导致一个有效的生成（超）磁场通过共振生成，即使是${\cal O}(1)$耦合。此外，我们证明了所产生的字段可以是螺旋形的，由于快子放大阶段之前的振荡的发病。此外，它示出的参数共振在再加热过程中可以产生圆极化（超）磁场中的空隙区域与目前的振幅$B_0 =3\times 10^{-15}$高斯和相干长度$λ_0 = 0.3$ PC没有被困扰的反反应问题。
2019-09-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Impact of multiple modes on the evolution of self-interacting axion condensate around rotating black holes
本研究通过数值模拟分析了自相互作用及多模式耦合对旋转黑洞周围轴子凝聚体演化的影响，发现不同初始角量子数下耗散过程对超辐射不稳定性的饱和作用不同，从而决定了 bosenova 爆炸现象是否发生。
2022-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Kinetically Coupled Dark Matter Condensates
本文研究轴子与模场经动力学项耦合的双场超轻暗物质，揭示其引力凝聚体中 Jeans 尺度随模场演化并改变结构形成，进而给出观测排除的参数区域。
2025-06-09 astro-ph.CO 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
Axion mass estimates from resonant Josephson junctions
最近有人提出，来自星系晕的暗物质轴子可以在约瑟夫森结中产生小的Shapiro阶梯状信号，其约瑟夫森频率与轴子质量共振[C. Beck，PRL 111，231801（2013）]。在这里，我们表明，在电压驱动的约瑟夫森结环境中的轴子场方程允许一个非平凡的解决方案，其中轴子诱导的电流表现为振荡的超电流。这个非平凡的解决方案相关联的线性变化意味着一个大的磁场在一个微小的表面面积的弱连接区的结，使传入的轴子衰减成微波光子的形式存在。我们导出了设计约瑟夫森结实验的条件，使它们能作为最佳的轴子探测器。四个独立的最近的实验在这方面进行了讨论。观察到的夏皮罗步骤异常的所有四个实验一致指向一个$(110 \pm 2)μ$ eV的轴子质量。这个质量值与最近的BICEP 2结果相一致，并意味着Peccei-Quinn对称性破缺发生在暴胀之后。
2014-06-10 astro-ph.CO cond-mat.supr-con hep-ph
Deci-Hz gravitational waves from the self-interacting axion cloud around the rotating stellar mass black hole
本文数值研究了旋转黑洞周围自相互作用轴子凝聚体的演化，考虑了更高多极模式，发现角量子数相差2的模式间跃迁产生十分之一赫兹频带的显著引力波信号，有望被未来探测器观测。
2024-04-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Active galaxies can make axionic dark energy
活动星系核喷流携带螺旋形磁场，如果暗物质是轴子的，那么它会影响暗物质。这项初步研究表明，在强螺旋磁场的存在下，轴子凝聚体的性质可能会改变，成为暗能量。这样的暗能量可能会影响星系形成和星系动力学，因此在考虑轴子暗物质时不应忽视这种可能性。
2016-10-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bose Einstein condensation of the classical axion field in cosmology?
轴子是一种有动机的冷暗物质候选者，将其与弱相互作用的大质量粒子区分开来会很有趣。Sikivie提出，如果轴子形成玻色-爱因斯坦凝聚体，那么它们在非线性星系演化过程中的行为可能会有所不同，并认为在辐射主导的时代，“引力热化”将它们推向玻色-爱因斯坦凝聚体。利用线性结构形成过程中的经典运动方程，我们探讨了轴子的引力相互作用是否会产生熵。在牛顿常数的线性阶，我们解释说，引力的主要活动是扩大宇宙和增长密度波动。为了量化熵产生的速率，我们使用各向异性应力来估计轴子的短耗散尺度，这并不证实先前对其引力热化速率的估计。
2013-12-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Axion Clump Resonance of Photons
最近人们对暗物质轴子凝聚体的物理性质产生了兴趣。由于引力和自相互作用，它们可以组织成空间局域化的团块，其性质由我们在参考文献中研究。[1，2]中所述。由于轴子凝聚体是相干振荡的，因此可以想象它会导致光子的参数共振，导致光子占有数的指数增长和随后的无线电波发射。我们发现，虽然共振总是存在的空间均匀的凝聚体，其存在的空间局域化的团块凝聚体依赖于灵敏的大小的团块，轴子-光子耦合的强度，和字段的振幅。通过将电磁场分解为矢量球谐函数，我们能够数值计算任意参数的团块共振。我们发现，对于球对称团块，这是真正的BEC基态，共振是不存在的QCD轴子光子耦合的常规值，但它是存在的轴子与中等大的耦合，或隐藏的扇区光子，或从标量暗物质与排斥相互作用。我们将这些结果扩展到非球对称的团块，由有限的角动量组织，并发现，即使QCD轴子团块与传统的耦合可以进行共振衰减足够大的角动量。我们讨论了这些结果可能的天体物理后果，包括一个堆积的团块质量和快速电磁辐射在天空中的合并的想法。
2018-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Decay of ALP Condensates via Gravitation-Induced Resonance
振荡的标量场凝聚体引起哈勃参数的小振幅振荡，这可以由于参数共振不稳定性而引起凝聚体的衰减[1]。我们发现，这种不稳定性可能会导致衰变的凝聚体的类轴子粒子（ALP）字段在辐射阶段的标准宇宙学相当通用的ALP参数值，与某些实验的目的是寻找ALP候选人可能的影响。作为一个例子，我们研究了这种不稳定性的QCD轴子的应用。我们还研究了诱导熵涨落的大小。
2023-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonant Electric Probe to Axionic Dark Matter
本研究提出利用LC共振结合螺线管磁体设施探测轴子暗物质诱发的窄带电信号，经低温放大探测后可对低质量QCD轴子实现远超现有宇宙射线约束的高灵敏度探测。
2023-05-01 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall hep-ex
Non-perturbative over-production of axion-like-particles (ALPs) via derivative interaction
类轴子粒子（Axion like particles，ALP）是标准模型以外的物理学中的一种常见粒子，是一种赝标量南武-戈德斯通玻色子，一旦全局$U(1)$对称性自发破缺，就会出现。ALP可以从各种非微扰的量子效应中获得质量，例如异常或瞬子。ALP可以通过导数相互作用耦合到包含标量凝聚体（如暴胀子或模场）的物质扇区，而轴子{ \it衰变常数} $f_χ$抑制了导数相互作用.虽然弱相互作用，ALP可以产生大量的均匀凝聚体的相干振荡。在本文中，我们将研究这样一种情况，即ALP可以大量产生，在某些情况下，甚至可以通过奇数和偶数维算子过接近宇宙，只要$f_χ/Φ_{\rm I} \ll 1$，其中$Φ_{\rm I}$表示标量凝聚体$ϕ$相干振荡的初始振幅。我们将简要地提到这种危险的生产过剩将如何影响宇宙中的暗物质和暗辐射丰度。
2015-08-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Resonant Axion Radiation Conversion in Solar Spicules
本研究提出太阳针状体中的强磁场和电子密度可实现轴子暗物质的共振辐射转换，产生约24 GHz线谱辐射，通量密度约10^-6 Jy，但太阳热辐射可能阻碍观测。
2022-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Collapse of a self-gravitating Bose-Einstein condensate with attractive self-interaction
研究了具有吸引自相互作用的自引力玻色-爱因斯坦凝聚体的坍缩。平衡态中，引力和自相互作用引起的吸引力被量子压力抵消，仅存在于最大质量$M_{\rm max}=1.012\hbar/\sqrt{Gm|a_s|}$以下，其中$M_{\rm max}=1.012\hbar/\sqrt{Gm|a_s|}$是玻色子的散射长度，$m$是它们的质量。对于$M>M_{\rm max}$，系统预计会崩溃并形成黑洞。我们通过对波函数作高斯近似来研究坍缩动力学。我们发现对于$M\rightarrow M_{\rm max}^+$，塌陷时间尺度为$(M/M_{\rm max}-1)^{-1/4}$，对于$M\gg M_{\rm max}$，塌陷时间尺度为$M^{-1/2}$。我们将我们的结果应用到标准轴子的质量$m=10^{-4}\, {\rm eV}/c^2$和散射长度$a_s=-5.8\times 10^{-53}\, {\rm m}$，其中$M_{\rm max}=6.5\times 10^{-14}M_{\odot}$和$R=3.3\times 10^{-4}\, R_{\odot}$。我们证实了我们以前的说法，玻色子与吸引力的自我相互作用，如标准的轴子，可能会形成低质量的恒星，但不能形成暗物质晕的相关质量和大小。这些迷你轴子星可能是暗物质的组成部分。它们可以在几个小时内坍缩成质量为$\sim 10…
2016-04-20 astro-ph.CO
Cosmological perturbations for ultra-light axion-like particles in a state of Bose-Einstein condensate
对于像轴子这样的超轻标量粒子，暗物质可以形成具有相干经典波的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）状态，其波长为星系尺度。在质量为$m$的振荡标量场的上下文中，这种BEC描述相当于在$m \gg H$状态下对哈勃时间尺度$H^{-1}$上的场振荡进行积分。我们提供了一个规范不变的广义相对论框架来研究与复标量场相关的自相互作用BEC中的宇宙学扰动。特别是，我们明确地显示从完美的流体BEC的差异，考虑到冷暗物质，重子，辐射作为一个Schutz-Sorkin描述的完美流体。我们还审查了常用的牛顿处理的准静态近似的基础上的扰动深处的哈勃半径的准确性。对于一个标量场，它开始振荡后，物质辐射平等，我们表明，BEC形成后，一个负的自耦合几乎不会导致拉普拉斯不稳定性的BEC密度衬度。这是由于在非相对论BEC描述的有效性范围内，拉普拉斯不稳定性并没有压倒自相互作用的引力不稳定性。我们的分析不适应制度的参数共振，这可能会发生一个大的字段对齐过程中的瞬态时期之前的BEC形成。
2021-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Energy and Dark Matter from Yang-Mills Condensate and the Peccei-Quinn mechanism
我们分析了冷轴子暗物质与暗胶子凝聚弱耦合的模型，再现了暗能量。我们首先回顾了如何使用泛函重整化群方法来恢复暗能量的行为，并将我们的研究建立在非微扰确定的有效拉格朗日量的性质上。然后，在$G_{SM}\times SU(2)_{D}\times U(1)_{PQ}$的背景下，我们考虑YMC与QCD轴子的相互作用。我们预测，在宇宙学时间内，暗能量密度将转移到暗物质密度，这可以在下一代致力于暗能量测量的实验中进行测试。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion
已知相干振荡的轴子场是暗物质的候选者。在存在振荡轴子的情况下，光子可以通过参量放大共振产生。宇宙中还存在着宇宙磁场，它是相干的电磁场。在有磁场的情况下，轴子可以转换成光子，反之亦然。因此，研究在同时存在轴子暗物质和磁场的情况下，轴子-光子系统会发生什么是很有趣的。该系统可以看作是一个轴子与光子的耦合系统，其方程中含有Mathieu型项。与传统的Mathieu方程相比，我们发现在磁场的存在下，不稳定性条件发生了变化。稳定与不稳定的分岔点位置发生了移动，出现了新的不稳定带。这是因为共振放大的轴子可以转换为光子，反之亦然。
2020-02-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion dark matter and the 21-cm signal
参考文献[1]表明，冷的暗物质轴子与重子热接触，因此在轴子之间热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体后不久就冷却了重子。最近由EDGES合作组观测到的宇宙黎明时重子温度低于“标准”假设下的预期，这被解释为暗物质是轴子的新证据，至少部分是这样。发现由暗物质轴子引起的重子冷却与观测到的重子声学振荡是一致的。
2018-08-01 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Axion Bose-Einstein Condensation
QCD轴子是冷暗物质的一个很好的候选者。冷轴子是在早期宇宙中通过真空重排列、轴子弦衰变和轴子畴壁衰变产生的。我们发现，冷轴子通过它们的引力自相互作用热化，并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。因此，轴子暗物质的行为与其他提出的暗物质形式不同。差异是可以观察到的。
2017-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Galaxy Phase-Space Density Data Preclude that Bose-Einstein Condensate be the Total Dark Matter
质量为m ~ 10^{-22} eV的轻标量（如轴子）形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），具有kpc尺度的金斯长度，因此被认为是暗物质（DM）的候选者。我们这里的处理是通用的，独立的粒子物理模型，并适用于所有DM BEC，在平衡或不平衡。两个观测量以一种不可避免的方式严格地约束DM：平均DM密度rho_{DM}和相空间密度Q。现今星系中观测到的rho_{DM}和Q值限制了BEC形成的可能性和DM质量m。这两个约束鲁棒地排除了刚在QCD相变后发生双折射的轴子DM。此外，m ~ 10^{-22} eV的值只能在数万亿个超相对论自由度的情况下才能得到，这在辐射主导时代是不可能实现的。此外，我们发现的轴子真空失调的情况下，产生强烈的热平衡和轴子的质量在这种情况下变成17个数量级太大，重现所观察到的星系结构。此外，我们还考虑了由玻色子量子压力支持的不均匀引力束缚的BEC，独立于任何特定的粒子物理场景。对于一个典型的大小为R ~ kpc，质量为M ~ 10^7 Msun的致密物体，它们明显导致与BEC自由流长度相同的粒子质量m ~ 10^{-22} eV。然而，相空间密度的引力约束BEC的转向是超过60个数量级小于星系的观测值。我们得出结论，BEC的和轴子不能DM粒子。然而，在毫电子伏特尺度的轴子可能是一个相关的暗能量通过零点宇宙量子涨落的来源。
2022-08-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Kinetic backreaction cannot suppress axion quantum pressure
Brown University（布朗大学）
研究动力学耦合超轻轴子暗物质的反作用，通过解析分析和数值模拟证明，该反作用无法缩小金斯长度以增强结构形成，反而会增大金斯长度，无法实现预期的结构增长效果。
2026-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Merger of Dark Matter Axion Clumps and Resonant Photon Emission
一部分轻标量暗物质，特别是轴子，可能会组织成引力束缚的团块（恒星），并在今天的银河系中大量存在。因此，确定这种情况是否有新的观测特征是最有意义的。工作表明，对于中等大小的轴子-光子耦合，这种团簇可以经历参数共振成为光子，对于超过临界质量$M^{\star}_c$的团簇，我们中的一些人在参考文献[1]中精确地确定。为了在今天的银河系中获得一个超过临界质量的团块，需要合并。在这项工作中，我们进行全三维模拟的轴子团块对，并确定合并发生的条件下，通过标量波的发射，包括分析头和非头碰撞，相位依赖性，和相对速度。与文献中的其他工作一致，我们发现合并后的最终质量$M^{\star}_{\text{final}}\approx 0.7(M^{\star}_1+M^{\star}_2)$大于每个原始团块质量（对于$M^{\star}_1\sim M^{\star}_2$）。因此，亚临界质量的团块有可能合并并成为超临界的，因此经历参数共振成为光子。我们发现，合并预计将在今天的银河系运动学允许高Peccei-Quinn尺度，这是强烈建议统一的想法，虽然碰撞率很小。虽然合并可以发生在具有较低Peccei-Quinn标度的轴子上，这是由于相对速度的统计波动，因为它们具有较高的碰撞率。我们估计了今天银河系内的碰撞和合并率。我们发现，合并导致地球上的能量通量，可以是可观的，我们提到观测搜索策略。
2020-07-31 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the photon coupling of ultra-light dark-matter axion-like particles by polarization variations of parsec-scale jets in active galaxies
超轻暗物质可能由质量低于10^（-19）eV的类轴子粒子组成。这些粒子的双光子相互作用影响了通过暗物质传播的辐射的偏振。粒子的玻色凝聚体的相干振荡引起通过凝聚体的发射的偏振平面的周期性变化。我们估计这种影响，并分析MOJAVE VLBA偏振观测明亮的下游功能在秒差距尺度的活动星系的喷流。通过不观测周期性极化变化，我们能够将超轻暗物质类轴子粒子的光子耦合限制在<~ 10^（-12）/GeV的水平，质量在~5*10^（-23）eV和~1.2*10^（-21）eV之间。
2018-11-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion-Sterile-Neutrino Dark Matter
用三个右手中微子和一个简单的QCD轴子扇区扩展标准模型可以解释中微子振荡、暗物质和重子不对称性;同时，它解决了强CP问题，稳定了电弱真空，并可以实现临界希格斯暴胀（满足所有当前的观测边界）。我们在这里进行一般分析的暗物质（DM）在这样一个模型，我们称之为$aν$ MSM。虽然关键的希格斯通货膨胀的特点（准）拐点的暴胀子潜力，我们表明，DM不能收到的贡献，从原始黑洞的$aν$ MSM。这导致一个多组分轴子不育中微子DM，并允许我们与轴子参数，如轴子衰变常数，中微子参数。我们包括几个DM生产机制：轴子生产通过错位和衰变的拓扑缺陷，以及无菌中微子生产通过共振和非共振机制，并在最近提出的CPT对称宇宙。
2021-09-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stimulated Emission of Dark Matter Axion from Condensed Matter Excitations
我们讨论了探测星系晕中暗物质轴子的一种可能原理。如果轴子构成银河系中的凝聚体，那么来自凝聚体中的一种激发的轴子的受激发射是可以检测到的。我们提供了暗物质发射的一般机制，并作为一个具体的例子，暗物质轴子的发射从磁涡弦在第二类超导体的研究与可能的实验签名。
2017-01-27 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall hep-ph
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
Bose-Einstein Condensation of Dark Matter Axions
我们表明，冷的暗物质轴子热化并形成玻色-爱因斯坦凝聚体。我们得到了均匀各向同性宇宙中的轴子态，并导出了轴子小微扰方程。因为它们形成BEC，轴子在结构形成的非线性状态和进入视界时不同于普通的冷暗物质。轴子BEC提供了一种机制，生产净整体旋转的暗物质晕，并为宇宙微波各向异性多极的排列。
2009-09-02 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
Single-Point Search for eV-scale Axion-like particles with Variable-Angle Three-Beam Stimulated Resonant Photon Collider
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究科）；International Center for Quantum-field Measurement Systems for Studies of the Universe and Particles (QUP), KEK（高能加速器研究机构宇宙与粒子研究量子场测量系统国际中心）；Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究所）；Research Institute of Science and Technology, Tokai University（东海大学科学技术研究院）
该研究利用可变角度三束激发共振光子对撞机，在eV量级范围内首次对轴子类粒子进行无模型依赖的耦合系数上限测量。
2026-01-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Case for Axion Dark Matter
暗物质轴子形成再热的玻色-爱因斯坦凝聚体。这提供了一个机会，从观测的角度来区分轴子和其他形式的暗物质。我表明，如果暗物质是轴子，潮汐扭矩理论预测的孤立盘星系，如银河系的晕的相空间分布的特定结构。这种相空间结构正是焦散环模型的相空间结构，而焦散环模型的相空间结构在早期已经得到了观测的支持。其他的暗物质候选者预测了星系晕的不同相空间结构。
2010-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Non-equilibrium dynamics of Axion-like particles: the quantum master equation
研究了类轴子粒子（ALP）在热平衡条件下与标准模型自由度耦合的非平衡动力学。（ALP）约化密度矩阵的量子主方程（QME）被导出为（ALP）与热浴耦合中的前导阶，但导出为浴耦合的\emph{all}阶，自由度在（ALP）之外的标准模型之内或之外。的（QME）描述了阻尼振荡动力学的初始错位（ALP）冷凝，热化浴，退相干和熵产生在一个统一的框架内。（ALP）能量密度$\mathcal{E}(t)$有两个组成部分：一个是来自未对准冷凝物的“冷”部分，另一个是来自浴热化的“热”部分，因此$\mathcal{E}(t)= \mathcal{E}_{c}\,e^{-γ(T)\,t}+\mathcal{E}_{h}(1-e^{-γ(T)\,t})$提供了一个"混合暗物质"的场景。在相似的时间尺度上发生的（ALP）冷凝，热化，退相干和熵产生的松弛。一个明确的例子与（ALP）-光子耦合，有效的后复合产生的弛豫速率$γ(T)$从热发射和吸收的实质性增强。一个未对准的凝聚体至少在与宇宙微波背景（CMB）复合和在同一时间尺度上热化后开始衰变。双折射的（CMB）和（ALP）的超相对论性物种和星系形成的有效数量的贡献的可能后果进行了讨论。
2023-03-13 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
Heterodyne Broadband Detection of Axion Dark Matter
我们提出了一种新的宽带搜索策略，超轻轴子暗物质与电磁相互作用。振荡轴子场诱导超导腔的两个准简并共振模之间的跃迁。在针对高质量和低质量优化的两个宽带运行中，该设置可以探测未探索的参数空间，用于覆盖质量为15个数量级的轴子状粒子，包括天体物理学上的长程模糊暗物质。
2020-07-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Acoustic Misalignment Mechanism for Axion Dark Matter
本文提出轴子暗物质的声学失配机制：旋转复标量场凝聚体中的声波涨落可在稀释后成为轴子暗物质，其丰度在径向场足够重时可超过常规与动力学失配贡献。
2025-03-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Friendship in the Axiverse: Late-time direct and astrophysical signatures of early-time nonlinear axion dynamics
弦论的一般低能预言是存在大量的轴子，通常被称为弦轴宇宙。轴子也有一个自然的宇宙学产生机制，真空错位，使它们成为动机良好的暗物质（DM）候选者。许多关于轴子产生的工作都考虑了单个自由轴子的情况，但在现实的轴宇宙中，弦轴子被期望密集地分布在质量的许多数量级上，并通过它们的联合势相互作用。在本文中，我们表明，在这种潜在的非线性导致一种新的类型的共振能量转移与附近的质量的轴子之间。这种共振通常将能量从具有较大衰变常数的轴子转移到具有较小衰变常数的轴子，并导致大量签名。这些包括增强的直接探测前景的共振对，即使是一个小的暗物质的子组件，并提高小规模的结构，如果对是大部分的DM。不久的将来，ADMX和DM Radio等实验的迭代将对这种情况敏感，DM子结构的天体物理探测也是如此。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
