Axion Quark Nuggets. Dark Matter and Matter-Antimatter asymmetry: theory, observations and future experiments
我们回顾了一个可测试的，轴子夸克块金（AQN）模型的标准WIMP范式之外。该模型最初是为了解释观察到的黑暗和可见成分之间的相似性，$Ω_{\rm DM}\approx Ω_{\rm visible}$在一个自然的方式，因为这两种类型的物质形成在相同的QCD过渡和成比例的系统，$Λ_{\rm QCD}$相同的维度的基本参数。在这个框架中，重子生成实际上是一个电荷分离（而不是电荷产生）的过程，由于$\cal{CP}$ -奇轴子场的存在，重子生成过程是可操作的，而宇宙的整体重子数仍然为零。块金和反块金是强烈相互作用的，但宏观上很大的物体，具有近似核密度。我们概述了这个框架的几个具体的最近的应用程序。首先，我们讨论了“太阳日冕之谜”时，所谓的纳米耀斑被确定为与日冕中的AQN湮灭事件。其次，我们回顾了一个建议，最近观察到的望远镜阵列的令人困惑的事件是一个结果，在雷暴下的AQN湮灭事件。最后，我们概述了宽带战略，这可能会导致发现AQN诱导的轴子代表的心脏建设。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph physics.ao-ph
Infrasonic, acoustic and seismic waves produced by the Axion Quark Nuggets
我们主张通过分析伴随着轴子夸克块（Axion Quark Nuggets，AQN）在大气层和地下的次声波、声波和地震波来探测撞击地球的轴子夸克块。我们的估计次声频率$ν\simeq 5$ ~Hz和超压$δp\sim 0.3 ~$ Pa相对较大的尺寸暗物质（DM）的金块表明，目前可用的仪器的灵敏度已经足以检测非常强烈的（但非常罕见）的事件，今天与现有的技术。研究更频繁但强度较低的事件需要一种新型仪器。我们提出了一个系统的研究，以寻找这种相对较弱和频繁的事件，通过使用分布式声传感的检测策略，并简要地提到其他可能的检测方法。
2020-10-11 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Axion field and the quark nugget's formation at the QCD phase transition
我们研究了一个可测试的暗物质（DM）模型以外的标准WIMP范式中，观察到的可见光和暗物质密度的比例$Ω_{\rm dark} \simeq Ω_{\rm visible}$发现其自然的解释，作为其共同的QCD起源的结果时，这两种类型的物质（DM和可见光）形成在QCD相变，都是成比例的$Λ_{\rm QCD}$。我们提出了一种新的理论范式，即在$\cal{CP}$奇轴子场$a(x)$存在的情况下，“重子生成”实际上是一个电荷分离过程，而不是传统的“重子生成”机制.在这种情况下，宇宙的整体重子数保持为零，而未观测到的反重子荷以重块的形式隐藏，类似于Witten的奇异性，并危及宇宙的DM。我们认为，由于相变中拓扑缺陷形成的Kibble-Zurek机制，在QCD相变中不可避免地会产生块金。在我们的方案中，相关的拓扑缺陷是由$N_{\rm DW}=1$轴子畴壁构成的封闭气泡。一般来说，这些气泡会吸积重子（或反重子）电荷，最终形成携带巨大重子（反重子）电荷的金块和反金块。该模型的主要结果，$Ω_{\rm dark} \approx Ω_{\rm visible}$是不敏感的轴子质量，可以假设在观测允许的窗口$10^{-6} {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-3}{\rm eV}$内的任何值。我们还估计了重子熵比$η\equiv {n_B}/{n_γ}\si…
2016-08-22 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Primordial Lithium Puzzle and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
天体物理学今天面临着许多谜团，尽管在过去的几十年里，仪器设计有了巨大的改进，更好的技术正在开发，理论和计算方法也在逐步改进，但这些谜团仍然无法解决。众所周知，原始锂之谜将伴随我们至少二十年，它的最终解决很可能需要一些全新的想法，新颖的框架和非传统的范式。我们提出，原始锂之谜在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中找到了它的自然解决方案。这个模型是很久以前发明的，作为对观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释，没有任何BBN物理学的参考。与传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）框架相比，在这种新的范式中，暗物质（DM）以宏观大夸克块的形式存在，除了轴子外，不需要任何新的场，而只需要标准模型物理学之外的场。在$T\sim 20$ KeV的原始汤中这些AQN的时间演化表明具有高电荷$Z\geq 3$的核的丰度的强烈抑制。这种抑制机制代表了AQN暗物质情景中原始锂丰度的分辨率。
2019-01-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Electric and magnetic axion quark nuggets, their stability and their detection
本文研究了在\cite{zhitnitsky}中引入并在\cite{zhitnitsky2}-\cite{zhitnitsky13}工作中利用的轴子夸克块的动力学。这里考虑的新特征是这些金块变成铁磁性的可能性。在\cite{tatsumi}中指出了这种可能性，尽管由于在\cite{son}-\cite{son2}中发现的一些异常项，铁磁性也可能发生。然而，这封信的目的不是提供支持或反对这些陈述的证据。相反，它集中在这种铁磁行为的一些直接后果，如果它存在的话。第一种是由于轴子壁的存在，核磁场感应出一个电场，通过Schwinger效应产生电子对。取决于磁场的值，电子对的产生可以相当大。得到了熔核表面磁场的临界值，并认为\cite{tatsumi}的磁场值处于稳定的边缘，可能引起大的电子对产生.这种增强的电子对产生的后果可能尚不清楚。这可能表明熔核蒸发了，但另一方面，这可能只是表明内禀磁场消失，熔核演变为非磁化状态，如\cite{zhitnitsky}-\cite{zhitnitsky13}。分析了磁核和电核与地球对流层的相互作用。然而，如果磁场在实际宇宙之前没有衰减，那么由于它与银河系的电子气体相互作用，这将导致高能电子通量。这表明这些磁化夸克可能是暗物质的相当大的一部分，但前提是它们假设的磁场和电场被蒸发掉。
2020-04-07 astro-ph.HE hep-ph
Telescope Array Bursts, Radio Pulses and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列（TA）实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同，并且被发现与闪电密切相关。在我们以前的工作\cite{Zhitnitsky:2020shd}中，我们提出这些爆发代表了在所谓的轴子夸克块金（AQN）模型中暗物质（DM）湮灭事件的直接表现。在目前的工作中，我们建议测试这个建议，以搜索频带$ν\in (0.5-200)$ MHz的无线电信号，必须与TA突发同步。我们认为，传统的闪电引起的无线电发射可以很容易地区分从AQN引起的无线电脉冲在这项工作中讨论。
2022-03-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Beyond WIMPs: the Quark (Anti) Nugget Dark Matter
我们回顾了一个可测试的暗物质（DM）模型的标准WIMP范式之外。该模型是独特的，在某种意义上说，观察到的可见光和暗物质密度比$Ω_{\rm dark} \simeq Ω_{\rm visible}$发现其自然的解释，作为其共同的QCD起源的结果时，这两种类型的物质（DM和可见光）的QCD过渡期间形成的系统，$Λ_{\rm QCD}$的一维参数都成比例。我们认为，在有$\cal{CP}$奇轴子场$a(x)$存在的情况下，电荷分离效应也不可避免地发生在同一QCD跃迁中.它导致优先形成的一个物种的核在可见宇宙的尺度上的轴子场$a(x)$是相干的。这种优先演化的一个自然结果是，在金块形成之后，只有一种类型的可见重子（而不是反重子）留在系统中。与传统的WIMP暗物质候选者不同，金块和反金块是强烈相互作用但宏观上很大的物体。反金块与可见物质湮灭的罕见事件导致了许多可观察到的效应。我们认为，相对强度的一些测量过剩的发射从星系中心（覆盖超过11个数量级）是由标准和完善的物理学。同时，发射的绝对强度由理论中一个新的基本参数决定，即轴子质量$10^{-6} {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-3}{\rm eV}$。最后，我们评论了这些研究的轴子搜索实验，包括微波腔和俄耳甫斯实验的影响。
2016-11-15 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
The mysterious diffuse UV radiation and Axion Quark Nugget dark matter model
最近有人认为[1-3]，有一个很强的组成部分，扩散远紫外（FUV）背景，这是很难解释的常规物理学方面的尘埃散射星光。我们认为，这种过量的FUV辐射可能是在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中的暗物质湮灭事件的结果，该模型最初是为了完全不同的目的而发明的，以解释在宇宙中观察到的暗组分和可见组分之间的相似性，即$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，通过证明AQN诱导的排放的强度和光谱特征与所观察到的过量FUV辐射的相应特征是一致的。如果未来的研究证实了在[1-3]中观察到的令人困惑的特征，它可能会解开现代宇宙学中一个更深层次和更基本的问题--它可能会揭示暗物质的本质。
2022-03-08 astro-ph.GA hep-ph
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (IV) CMB Spectral and Anisotropy Signatures
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究轴子夸克团暗物质通过湮灭产生高能光子，影响CMB谱和各向异性特征。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Solar Corona Heating by the Axion Quark Nugget Dark Matter
在这项工作中，我们提倡这样一种观点，即两个看似无关的80年之久的谜团--暗物质的性质和百万度日冕的高温--可能在同一个物理框架内有解决方案。目前的范例是日冕被纳米耀斑加热，纳米耀斑最初被认为是观测到的太阳耀斑的微型版本。最近有人提出，纳米耀斑可以被确定为从轴子夸克块金（AQN）暗物质模型的块金湮灭事件。这个模型是为了解释观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$而发明的，仅仅基于宇宙学和粒子物理学的考虑。在这个新的范例中，AQN粒子穿过日冕等离子体并与正常物质湮灭，可以导致太阳过渡区（TR）的温度急剧变化，并显着有助于极紫外线（EUV）过量的$10^{27}~{\rm erg~s^{-1}}$。为了测试这个建议，我们进行数值模拟与现实建模AQN粒子分布，并探讨如何与日冕等离子体的金块相互作用。值得注意的是，我们的模拟预测了日冕的正确能量收支，并表明能量注入主要发生在2000公里左右的高度，这是TR所在的地方。因此，我们认为这些长期未解之谜可能是同一枚硬币的两面。我们根据这个建议做出了几个预测，其中一些可以通过最近发射的NASA任务帕克太阳探测器进行测试。
2018-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
The ANITA Anomalous Events and Axion Quark Nuggets
南极脉冲瞬变天线（\textsc{ANITA}）合作[1-3]报告了两个非反转极性的异常事件。这些事件很难用传统的宇宙射线（CR）来解释。我们探索了一个新的可能的解释，这些异常事件的建议，这些事件可以与暗物质（DM）的湮灭在所谓的轴子夸克块（AQN）DM模型。这个模型最初是为了一个完全不同的目的而发明的，以解释宇宙中黑暗和可见成分之间的相似性，即没有任何拟合参数的$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们研究了上行AQN事件的信号特性，包括事件率、脉冲持续时间和电场强度，发现它们与观测结果一致。我们列出了几个功能的上升AQN事件不同于传统的CR空气淋浴。对这些特征的观察（或未观察）可能会证实（或反驳）我们的提议。
2022-09-12 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Solar Flares and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
我们主张帕克很久以前为解决日冕加热问题而制造的纳米耀斑，也可能引发更大的太阳耀斑。这些论点是基于这样一个模型：太阳的极紫外线（EUV）辐射和软X射线的发射是由入射的暗物质粒子在轴子夸克块（AQN）暗物质模型中提供外部动力的。与太阳能材料的AQN的相应的湮灭事件被确定与nanoflars。这个模型最初是作为一个自然的解释，观察到的比例$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$时，DM和可见物质密度假设相同的数量级值。该模型给出了一个非常合理的EUV辐射强度，而无需调整模型中的任何参数。当同样的块金进入高磁场区域时，它们作为触发器点燃了磁场重联，最终可能导致更大的耀斑。从技术上讲，磁重联是由于冲击波而点燃的，当暗物质块以比声速$c_s$高得多的速度$v_{\rm AQN}\sim ~600~ {\rm km/s}$进入太阳大气层时，冲击波不可避免地产生，使得马赫数$M=v_{\rm AQN}/c_s\gg 1$。这些冲击波产生非常强和非常短的脉冲，用磁场重联区域附近的压力$Δp/p\sim M^2$和温度$ΔT/T\sim M^2$表示。该机制与观测到的耀斑分布$dN\sim W^{-α}dW$作为耀斑能量$W$的函数的比例是一致的。我们还推测，同样的金块可能会引发与大型耀斑相关的日震。
2018-08-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutrino emission and initial evolution of axionic quark nuggets
在\cite{zhitnitsky} - \cite{zhitnitsky13}中引入的轴子夸克块是冷暗物质的候选者，此外，冷暗物质可能与重子生成有关。本工作研究了它们的演化，直到它们进入色超导相。在\cite{zhitnitsky5}中已经考虑了这种演化，其中得出的结论是，在物体的大部分上诱导了大的化学势$μ$。在\cite{zhitnitsky5}中，以在围绕物体的畴壁处积累的重子数为主，并认为内外通量是相互补偿的，可以忽略。在目前的工作中，考虑到的可能性，即大部分的重子数的贡献可能是相关的在初始阶段，该对象可能会发出大量的中微子，由于夸克-反夸克湮灭。其结果是物体的更剧烈的收缩，也许是更有效的冷却。因此，所得到的对象可以具有较小的尺寸。即使考虑到这些修正，也可以得出结论，这些天体的宇宙学应用并没有被破坏。这些应用将在本文中讨论。
2021-09-24 gr-qc hep-ph hep-th
Multi-Modal Clustering Events observed by Horizon-10T and Axion Quark Nuggets
Horizon-10 T合作项目\cite{Beisembaev:2016cyg,2017EPJWC.14514001B,Beznosko:2019cI,2019EPJWC.20806002B,Beisembaev:2019nzd}报告了多模态事件（MME）的观测结果，其中包含多个峰值，表明其聚类起源。这些事件已被证明很难用传统的宇宙射线（CR）来解释。我们认为这些MMEs可能是轴子夸克块金（Axion Quark Nugget，AQN）暗物质模型中暗物质湮灭事件的结果。AQN暗物质模型最初是为了解释宇宙中暗物质和可见物质之间的相似性而提出的，即没有任何拟合参数的$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，通过证明观测\cite{Beisembaev:2016cyg,2017EPJWC.14514001B,Beznosko:2019cI,2019EPJWC.20806002B,Beisembaev:2019nzd}，包括出现的频率，强度，空间分布，持续时间，集群功能，和许多其他属性很好地匹配的大气中AQN湮灭事件的发射特性。我们列出了一些AQN事件的特征，这些特征与传统的CR空气簇射非常不同。这些特征的观察（不观察）可以证实（反驳）我们的建议。
2021-08-10 astro-ph.HE astro-ph.IM 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
The Mysterious Bursts observed by Telescope Array and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列（TA）实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同，并且被发现与闪电密切相关。我们认为这些爆发代表了暗物质湮灭事件在所谓的轴子夸克块金（AQN）模型中的直接表现，该模型最初是为了完全不同的目的而发明的，以解释宇宙中暗组分和可见组分之间的相似性，即没有任何拟合参数的$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，证明观测\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}，包括出现的频率，时间和空间分布，强度，和其他相关的观测值很好地匹配的发射功能的AQN在大气中传播的雷暴。我们建议测试这些想法，通过重新分析现有的数据，通过增加截止时间尺度$Δt=1$毫秒的突发。我们还建议通过分析与适当的次声和地震仪器的相关性来测试这一建议。我们还建议搜索频率为$ν\in (3-300)$ MHz的无线电信号，它必须与突发同步。
2020-12-17 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (III) The Mysteries of the Milky Way UV Background
研究通过模拟太阳系周围区域，计算轴子夸克 nugget 暗物质与重子相互作用产生的FUV辐射特征，发现其与观测到的FUV过剩一致，暗示暗物质与重子相互作用的新来源。
2025-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A new possible way to detect Axion Anti-quark Nuggets
针对轴子反夸克核团（A$\bar{\text{Q}}$N）难以直接探测的问题，提出利用天然矿物作为古探测器，通过记录其相互作用产生的发光潜信号实现探测，估算表明合适矿物的信号可保存地质时间尺度。
2024-07-05 hep-ph physics.ins-det
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
Radio impulsive events in quiet solar corona and Axion Quark Nugget Dark Matter
Murchison宽场阵列（MWA）在平静的日冕中记录了频率为98、120、132和160 MHz的\cite{Mondal-2020}脉冲无线电事件。我们认为这些射电事件是在轴子夸克块金（AQN）框架下暗物质湮灭事件的直接表现。\cite{Zhitnitsky:2017rop,Raza:2018gpb}认为，在平静的日冕中的AQN湮灭事件可以用Parker \cite{Parker-1983}拍摄的纳米耀斑来识别。我们进一步支持这一说法，通过证明所观察到的脉冲无线电事件\cite{Mondal-2020}，包括它们的出现率，它们的时空分布和它们的能量，是匹配的一般后果AQN湮灭在安静的日冕。我们建议通过分析不同频段的脉冲无线电事件的相关聚类来测试这一想法。这些相关性用不同频段的无线电事件之间的时间延迟来表示，以秒为单位。我们还对低（80和89 MHz）和高（179，196，217和240 MHz）频段进行了一般性预测，这些频段已被记录，但尚未公布，由\cite{Mondal-2020}。最后，我们建议通过研究MWA无线电信号和太阳轨道器记录的极端紫外光子（又名太阳轨道器）之间可能的互相关来测试我们的提议。“campfires”）。
2020-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
A New Way to Detect Axions from $\rm{A\bar{Q}Ns}$ Captured in the Earth
University of Bucharest（布加勒斯特大学）；University of Patras（帕特雷大学）
研究提出通过下一代中微子物理实验检测由Axion quark nuggets和Axion antiquark nuggets产生的axions，以解决暗物质和物质-反物质对称性问题。
2026-03-31 hep-ph
Structure Formation Paradigm and Axion Quark Nugget dark matter model
本文提出轴子夸克块（AQN）暗物质模型可改变小尺度结构形成，解决核-尖点等问题，并解释JWST和GALEX紫外过量及河外背景光差异。
2023-01-31 astro-ph.GA hep-ph
The Pierre Auger Exotic Events and Axion Quark Nuggets
皮埃尔·俄歇天文台报道了[1-3]几个明显与雷暴有关的奇异的类宇宙射线事件的观测。这些事件的规模比传统的宇宙射线事件大得多，它们具有非常明显的时间特征。观察到的现象的可能性质仍然是一个积极的研究和辩论的问题，因为这些奇异事件的许多不寻常的特征很难解释。特别是，这些外来事件的出现频率非常低（不到2次事件/年），与该地区常规雷击的典型速率形成巨大对比。我们建议，所观察到的奇异事件可以在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型内解释。这个想法是，在雷暴期间，由于空气通道的空气分子沿其路径电离，空气通道可能会触发和引发一类特殊和独特的闪电，相应的空气通道引起的闪电可能会显示出一些典型和更频繁的传统闪电所不具备的特征。我们通过证明观测结果[1-3]，包括出现频率和持续时间与观测结果一致来支持这一提议。我们还讨论了俄歇奇异事件与望远镜阵爆发和地面伽玛射线闪光的可能关系。我们列出了一些AQN引起的奇异事件的功能（如特定的无线电脉冲与这些事件同步），可以直接测试未来的实验。我们还建议使用分布式声学传感仪器来检测必须与Auger奇异事件同步的声学脉冲。
2022-08-01 astro-ph.IM hep-ph physics.ao-ph
X-ray annual modulation observed by XMM-Newton and Axion Quark Nugget Dark Matter
本研究针对XMM-牛顿观测到的近地2-6 keV X射线背景11σ置信度季节性调制现象，用轴子夸克块（AQN）暗物质模型解释，预测20%-25%的调制幅度及百keV能段贡献，提出用GBM、NuSTAR存档数据检验该模型。
2022-04-14 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
Exploring the detection of AQNs in large liquid detectors
本研究围绕暗物质可能包含的轴子（反）夸克块（AQN）这类奇异粒子，梳理其核心特征后，探究了借助大型液体探测器的未来地面与地下实验搜寻该稳定超大质量粒子的潜在实验信号，并结合探测系统特性展开讨论。
2024-05-21 hep-ph physics.ins-det
Six Flavor Quark Matter
几十年前，夸克物质的宏观金块被认为是暗物质的候选者。这些天体在早期宇宙中的形成要求QCD相变是一阶的--这一要求在标准模型中没有得到满足，因为晶格模拟显示了连续的交叉。本文指出新物理可能使电弱相变过冷到QCD标度以下，并且六个无质量夸克的QCD相变变为一级相变。因此，由六味夸克物质（6 FQM）组成的夸克块可能作为可行的暗物质候选者而存在。6 FQM熔核的大小估计为质量约为$10^{10}$克，半径约为$10^{-2}$ cm。计算出的6 FQM金块的遗迹丰度与观测到的暗物质能量密度相当;因此，这种情况为暗物质和重子物质的重合能量密度提供了一个令人信服的解释。我们已经探索了各种潜在的签名-包括引力波背景，引力透镜，和瞬态光子发射碰撞致密恒星和其他金块-并证明，参数空间的有利区域仍然是允许的当前的限制，而6 FQM金块暗物质的发现可能需要新的实验探针。
2018-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter searches using accelerometer-based networks
暗物质是当今物理学中最大的未决问题之一。众所周知，它与发光物质的引力相互作用，因此基于加速度计的搜索本质上是有趣的。在这篇文章中，我们提出了最近（和未来）的搜索暗物质的候选人，如弱相互作用的物质被困在地球内部，标量物质畴壁和轴子夸克金块，与加速度计网络，并给出了一个新的原子干涉为基础的加速度计网络如何支持暗物质搜索的前景。
2021-03-15 astro-ph.CO hep-ph
New mechanism producing axions in the AQN model and how the CAST can discover them
我们主张的想法，有一个全新的机制，在太阳中的轴子生产，这是以前从未讨论过的文献。这种新的轴子产生机制是基于所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型。这些轴子将产生除了充分研究的轴子发射由于Primakoff效应。AQN模型最初是作为一个自然的解释所观察到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$时，DM和可见物质密度假设相同的数量级值，无关于轴子质量$m_a$或初始失准角$θ_0$。该模型在不调整任何参数的情况下，合理地再现了由于AQN与太阳物质湮灭事件而导致的日冕极紫外（EUV）辐射强度。在AQN框架内，日冕释放的额外能量代表了一个解决方案，这是一个长期存在的难题，在文献中被称为“太阳日冕加热之谜”。同样的湮灭事件也产生了相对论性的轴子。这代表了轴子产生的一种新机制，也是本工作的主要内容。这些轴子的通量在这个模型中是明确固定的，并以日冕的EUV光度表示。我们还计算了这些轴子的光谱特性，并对升级后的CAST（CERN Axion Solar Axion）实验发现这些太阳轴子的潜力做了一些评论。
2018-08-16 astro-ph.GA astro-ph.SR hep-ph
Search for anti-quark nuggets via their interaction with the LHC beam
本研究提出通过分析大型强子对撞机（LHC）中由不明下落物体（UFOs）引发的束流损失数据，搜寻可能作为暗物质候选体的反夸克块（AQNs），并计划重分析4000个束流监测器的已有数据以区分尘埃与AQNs。
2025-06-16 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Gravitationally bound axions and how one can discover them
正如最近在\cite{Fischer:2018niu}中提出的，太阳和地球中存在一种全新的轴子产生机制。然而，在以前的研究中，非常慢的轴子的作用被忽视，因为它的贡献微不足道的总轴子生产的这一新机制。在目前的工作中，我们特别侧重于分析的非相对论性轴子，将被太阳和地球，由于引力捕获。这些低能轴子（低于逃逸速度）的相应发射率非常小。然而，这些轴子将在它们的生命周期（即45亿年）内由太阳和地球积累，这大大提高了发现的潜力。这些计算是基于所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型。该模型最初是作为当DM和可见物质密度假设为相同数量级值时观察到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释而发明的，而与轴子质量$m_a$或初始失准角$θ_0$无关。给出了一个非常合理的强度的极端紫外线（EUV）辐射的太阳日冕作为一个结果的AQN湮灭事件与太阳能材料。在AQN框架内，日冕释放的额外能量代表了一个解决方案，这是一个长期存在的难题，在文献中被称为“太阳日冕加热之谜”。同样的湮灭事件也产生了轴子。这些轴子的通量是明确地固定在这个模型中，并表示在EUV光度从太阳日冕。我们对这些引力束缚的轴子的潜在发现做一些评论。
2019-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Discovery prospects with the Dark-photons & Axion-Like particles Interferometer
本文介绍处于设计原型阶段的DALI干涉仪，它将在泰德天文台探测25–250μeV质量的轴子暗物质，还可探测暗区光子、约束随机引力波背景，未来将在多物理领域发挥作用。
2024-03-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Reheating-Induced Axion Dark Matter After Low Scale Inflation
轴子和暴胀子之间的动力学混合允许产生轴子暗物质，即使暴胀哈勃尺度小于零温度轴子质量。我们分析了这个最近发现的“inflaxion”框架中的轴子动力学，并提出了一个新的宇宙学的情况下，轴子漂移远离其真空期间的再加热时代，引起了观察到的暗物质丰度。我们讨论了量子色动力学的轴子和类轴子粒子的影响。
2020-09-09 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Simulations of Axion String-Wall Networks: Probing Dark Matter and Gravitational Waves for Discovery
本研究通过三维晶格模拟早期宇宙轴子弦-壁网络，更新轴子暗物质遗迹丰度，分析不同情形下的引力波谱特征，得出QCD轴子引力波不可探测、类轴子粒子在特定质量范围对应纳赫兹至毫赫兹频段存在可探测引力波信号的结论。
2024-10-10 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
The photo-philic QCD axion
我们提出了一个框架，其中的QCD轴子有一个指数大的耦合光子，依赖于“发条”机制。我们讨论了目前和未来的轴子实验的模型的参数空间的影响。除了轴子之外，该模型还预测了大量的伪标量，它们可以在LHC上轻而可观察。在最有利的情况下，轴子暗物质将在多个轴子检测实验中给出信号，并且将在LHC中发现伪标量，从而允许确定模型的大部分参数。
2017-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Discovering QCD-Coupled Axion Dark Matter with Polarization Haloscopes
本研究提出利用极化晕镜探测QCD耦合轴子暗物质，借助轴子引发的极化电介质振荡电流激发腔模，现有技术即可拓展新参数空间，还可验证轴子-光子耦合信号的来源。
2023-08-25 hep-ex hep-ph nucl-th
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
Possible evidence of QCD axion stars in HSC and OGLE microlensing events
本文提出Subaru HSC和OGLE观测到的微透镜候选事件可由质量为地球量级、占暗物质约27%的QCD轴子星同时解释，对应轴子质量在$10^{-9}-10^{-6}$ eV范围内，与实验约束及宇宙学人择窗口一致。
2023-04-07 astro-ph.CO hep-ph
The 7 keV axion dark matter and the X-ray line signal
我们提出了一个方案，其中的saxion主导的能量密度的宇宙和重新加热的标准模型部门通过超对称耦合，而它的轴子伙伴有助于暗物质衰变成光子通过相同的运营商在超对称。有趣的是，对于轴子质量$m_a \simeq 7$ keV和衰变常数$f_a \simeq 10^{14-15}$ GeV，最近发现的X射线线在$3.5$ keV的XMM牛顿X射线观测数据可以解释。我们讨论了不同的宇宙学方面的$7$千电子伏的轴子暗物质，如生产的轴子暗物质，轴子衰变过程，热暗物质和等曲率约束的轴子暗物质，和可能的重子生成的情况。
2014-03-02 astro-ph.CO hep-ph
An exceptionally light axion: Strong CP and Dark Matter
我们探讨了解决强CP问题的轴子是否自然地比规范QCD轴子轻得多。考虑了Hook提出的$Z_\mathcal{N}$对称性，其中$\mathcal{N}$镜像世界和简并世界共存于自然界，并通过轴子场联系起来，并详细研究了相关的唯象.在第二步，我们表明，暗物质可以占这个非常轻的轴子。这包括第一个提出的“模糊暗物质“QCD轴子。由于$Z_\mathcal{N}$轴子势的特殊温度依赖性，一种新的失准机制--陷阱失准--发生了，在某些情况下，这种机制也可以动态地产生最近提出的动力学失准机制。由此产生的所有轴子相互作用相对于那些典型的QCD轴子的普遍增强对ALP实验的前景，如ALPS II，IAXO和许多其他的强烈影响。例如，即使是卡斯珀电气的第一阶段也可以发现这种轴子。
2021-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Are Bulk Axions in Models with Extra, Large, Compact Dimensions Observable?
在模型中，大量的轴子在一些额外的、紧凑的维度中移动，这些维度大于O（埃），KK模式的高度简并性强烈地收紧了轴子光子耦合的超新星上限，使得轴子实际上是不可观测的。相反，直接或间接地发现轴子将排除这种模型。这些激烈的结论是避免如果超新星和从太阳轴子搜索范围放宽。
2004-06-22 hep-ph
The Minimal UV-induced Effective QCD Axion Theory
这种特征性的轴子耦合可以通过标准模型（SM）费米子与高尺度$U(1)$ Peccei-Quinn（PQ）对称性破缺的赝Goldstone之间的有效耦合产生。假设UV诱导的有效算子在PQ对称性破缺之前产生必要的耦合，并且SM的任何低尺度耦合都被限制在Yukawa扇区，可以制定三个最小的自然场景，这提供了在GUT/弦尺度下QCD轴子和介质之间的连接。我们发现，PQ对称性破缺尺度可能约为$10^{15}$ GeV，高于经典QCD暗物质轴子窗口，但如果考虑人择窗口，这是可能的。我们还提出了一个实验来探测这种情况。如果暗物质轴子被发现，他们可能会建议我们生活在一个非典型的哈勃体积。
2022-05-04 astro-ph.CO hep-ph
Miniclusters from axion string simulations
本研究对比了三种不同数值模拟方法得到的轴子微团簇性质，发现尽管质量分布与内部密度轮廓差异显著，但微团簇暗晕与空洞的全局能量分布相似，为轴子暗物质探测提供参考。
2023-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Microlensing constraints on axion stars including finite lens and source size effects
一小部分轻标量暗物质，特别是轴子，可能组成玻色-爱因斯坦凝聚体，引力束缚团块，“玻色子星”，并在今天的星系晕中大量存在。我们计算了由普通QCD轴子和类轴子粒子组成的团块的引力微透镜事件的预期数量，并从EROS-2巡天和Subaru Hyper Suprime-Cam观测中导出了微透镜约束。我们进行了详细的透镜计算，包括在我们的分析有限透镜和源尺寸的影响。我们约束的部分暗物质坍缩成团块，个别的团块密度，和轴子自耦合的轴子质量。我们还考虑和约束团块组成的一个通用的标量暗物质候选人与排斥的自我相互作用。我们的分析为潜在的暗物质发现打开了一扇新的窗口。
2022-06-21 astro-ph.CO hep-ph
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
From Axion Detection to Dark Matter Astronomy
Seoul National University（首尔大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
该研究提出用haloscope网络结合干涉相位等技术，测量轴子子结构参数以检验轴子产生场景，扩展探测范围至微团等天体，推动轴子探测向暗物质天文学发展。
2026-10-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion Dark Matter Detection with CMB Polarization
指出了利用宇宙微波背景（CMB）极化测量寻找低质量轴子暗物质的两种方法。特别是，这些似乎是直接探测模糊暗物质的最有希望的方法。轴子暗物质使穿过它的光的偏振方向发生旋转，这在宇宙微波背景中产生了两种新的现象。首先，轴子场的后期振荡导致CMB偏振在整个天空中同相振荡。第二，轴子场的早期振荡洗掉了在最后散射时产生的极化，与标准预测相比，降低了极化分数（TE和EE功率谱）。由于轴子场是振荡的，普通的（静态的）“宇宙双折射”搜索不适合轴子暗物质。这两种现象可以用来寻找质量范围较轻一端的轴子暗物质，其范围超过当前限制的几个数量级。我们设置了一个限制，从冲洗效果使用现有的普朗克结果，并发现显着的未来发现的潜力，特别是CMB探测器搜索的振荡效应。
2019-07-30 astro-ph.CO hep-ph
(Mainly) axion dark matter
QCD的强CP问题本质上是一个自然性问题：为什么在QCD拉格朗日量中，F \tilde{F}项被高度抑制，而似乎有必要解释为什么有三个而不是四个轻π？最优雅的解决方案假定一个自发破缺的Peccei-Quinn（PQ）对称性，这需要存在轴子场a。轴子场稳定到其势能的最小值，从而消除了进攻项，但产生了物理轴子，其相干振荡可以构成冷暗物质。直到现在，ADMX等实验才开始探索QCD轴子参数空间。由于一种真正的标量粒子--希格斯玻色子--已经被发现，人们可能会期望它的质量停留在轴子尺度f_a~ 10^{11} GeV。希格斯粒子的质量被超对称性优雅地稳定下来：在这种情况下，轴子伴随着它的axino和saxion超伙伴。要求自然也在电弱部门意味着希金森类WIMP，那么我们期待混合轴子WIMP暗物质。最终，我们将期望探测到轴子和WIMP，而轻希格斯玻色子的信号可能会在LHC出现，并且必须在ILC出现。
2015-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Ultimate light-shining-through-a-wall experiments to establish QCD axions as the dominant form of dark matter
本文提出在 haloscope 发现轴子后，利用约100 km长、1 m孔径并配置适当磁场的终极 LSW 实验，打破光子耦合与局部暗物质丰度简并，以确立 QCD 轴子为暗物质主要形式。
2025-01-08 hep-ex hep-ph
Axion dark matter (theory & experiment)
本文回顾了轴子作为强CP疑难解决方案及冷暗物质候选者的动机，讨论了基准轴子模型对轴子与标准模型耦合及暗物质丰度的预测，并概述了当前及未来轴子实验的发现潜力。
2023-11-20 hep-ph
Spin Precession Experiments for Light Axionic Dark Matter
类轴子粒子是构成宇宙暗物质的有希望的候选者，但设计能够在其整个允许质量范围内检测它们的实验是具有挑战性的。一般来说，暗物质，特别是轴子状粒子和隐藏的光子，可以像$10^{-22} \;\rm{eV}$（$\sim 10^{-8} \;\rm{Hz}$）一样轻，天体物理异常为最轻的质量（"模糊暗物质"）提供了动力。我们提出的实验技术直接检测轴子样暗物质的质量范围从大约$10^{-13} \;\rm{eV}$（$\sim 10^2 \;\rm{Hz}$）到最低可能的质量。在这个范围内，这些类轴子粒子充当仅与自旋耦合的时间振荡磁场，引起诸如时间振荡扭矩和自旋进动频率的周期性变化等效应，其频率和方向由基础物理学设定。我们展示了如何使用现有的实验技术，包括扭转仪，原子磁力计和原子干涉测量这些信号可以测量。这些实验展示了强大的发现能力，这些实验的未来迭代能够推动几个数量级超过当前的天体物理学界限。
2018-04-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark matter from an even lighter QCD axion: trapped misalignment
我们表明，暗物质可以占一个轴子，解决了强CP问题，但比平常轻得多，由于$Z_\mathcal{N}$对称性。从规范QCD轴子到超轻区的整个质量范围都是允许的，有$3\le\mathcal{N}\lesssim65$。这包括第一个提议的“模糊暗物质“QCD轴子与$m_a\sim10^{-22}$电子伏特。由于$Z_{\mathcal{N}}$轴子势的特殊温度依赖性，出现了一种新的失准机制--{ \it陷阱失准}。暗物质遗迹密度的增强是因为轴子场经历了两个阶段的振荡：它首先被困在错误的最小值，这有效地延迟了真正振荡的开始。捕获的错位比这里讨论的设置更普遍，并且可以在高温下出现额外的Peccei-Quinn断裂源时保持。此外，它将被证明，捕获的错位可以动态源最近提出的动力学错位机制。所有的参数空间都在未来几十年的实验项目的范围内。例如，即使是卡斯珀电气的第一阶段也可以发现这个轴子。
2023-02-15 astro-ph.CO 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
The Cosmic Axion Background
目前对宇宙轴子遗迹的搜寻主要依赖于非相对论性的轴子和构成暗物质。然而，在早期宇宙中可以大量产生轻轴子，并在今天保持相对论性，从而构成宇宙$\textit{axion}$背景（C $a$ B）。作为轴子源的典型例子，我们考虑热生产，暗物质衰变，参数共振和拓扑缺陷衰变。每一个都有一个特征频谱，可以在轴子直接探测实验中搜索。我们专注于轴子光子耦合和研究的灵敏度的当前和未来版本的ADMX，HAYSTAC，DMRadio，和ABRACADABRA的C $a$ B，发现在寻找暗物质收集的数据可以被重新利用，以检测轴子能量密度远低于所设定的限制由宇宙的能量预算的测量。通过这种方式，直接探测相对论遗迹提供了一个强大的新机会来了解早期宇宙，并有可能发现轴子。
2022-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Review on Axions
本文综述轴子解决强CP问题的理论依据、基准模型及其与标准模型粒子的相互作用、暗物质候选角色，并介绍当前及未来轴子实验的多方向探测前景。
2024-04-13 hep-ph
