Improved limits on the coupling of ultralight bosonic dark matter to photons from optical atomic clock comparisons
基于镱离子与锶原子光学钟的长期频率比对测量,本文约束了精细结构常数的振荡,将超轻玻色子暗物质与光子的标量耦合限制改进了一个数量级以上,并提升了精细结构常数时间漂移及其引力耦合的限制。
2023-01-09 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Probing Ultralight Dark Matter at the Mega-Planck Scale with the Thorium Nuclear Clock
University of Delaware(特拉华大学);High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构);JILA, NIST and University of Colorado(JILA、美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学);University of Colorado(科罗拉多大学);Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步辐射研究所);Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所);Physikalisch-Technische Bundesanstalt(德国物理技术联邦研究院)
利用钍核钟的高灵敏度探测超轻暗物质,设定质量范围内的最强限制,并探测到兆普朗克尺度的相互作用
2026-02-18 hep-ph nucl-ex physics.atom-ph
Probing Bosonic Overdensities with Optomechanical Sensing
该研究提出利用光机械力传感技术探测银河系中引力束缚的超轻暗物质构型,评估了玻色子星、太阳晕和地球晕三种情景,发现现有技术对后两者具有良好探测潜力。
2023-10-10 hep-ph
Axions and Atomic Clocks
在经典相干轴子暗物质背景场的存在下,电动力学方程被改变,从而改变了电磁波的色散关系。仔细测量灵敏原子钟的频率稳定性,原则上可以为$f_a \ge 10^7$ GeV的这种背景提供证据。开启背景磁场可能会以可控的方式增强这些效应,干涉测量也可能有助于探测相干宇宙轴子背景产生的时变光子色散关系。
2019-05-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Global Power Counting Analysis On Probing Electroweak Symmetry Breaking Mechanism At High Energy Colliders
我们开发了一个精确的功率计数规则(推广的非线性西格玛模型温伯格的计数方法)的电弱理论制定的手征拉格朗日。然后,我们估计“所有”的下一个领先的顺序(NLO)玻色子运营商的相关散射过程,可以在高能量对撞机,如大型强子对撞机和未来的线性对撞机测量的振幅的贡献。基于这些结果,我们在全球范围内分类的灵敏度测试所有的非线性光学玻色子运营商探测在高能对撞机的电弱对称性破缺机制。
1996-11-06 hep-ph
Probing nonstandard bosonic interactions via W-boson pair production at lepton colliders
过程e+e-> W+W-为检验标准模型(SM)和寻找新物理提供了一个有价值的实验室。这个过程的最一般的螺旋度振幅需要引入9个形状因子,我们在SM的SU(2)× U(1)规范不变扩展的背景下计算。新物理的贡献是通过一个有效的拉格朗日构造的光场参数化。由于电弱破缺的机制仍然是一个悬而未决的问题,我们考虑了有效的拉格朗日与线性实现的希格斯扇区,即与轻物理希格斯玻色子,和有效的拉格朗日利用希格斯机制的非线性实现。有效拉格朗日量的使用允许我们计算对e+e-> W+W-振幅的一致的非标准贡献以及对其他过程的非标准贡献。我们研究了低能和Z极测量与LEP II或未来线性e+e-对撞机上通过e+e->费米子对和e+e-> W+W-过程测量的相互作用。在可能的情况下,线性和非线性实现的运营商之间的具体关系。
1996-12-05 hep-ph
Optical Atomic Clock aboard an Earth-orbiting Space Station (OACESS): Enhancing searches for physics beyond the standard model in space
提出了一种在地球轨道空间站上运行的高精度光学原子钟(OAC)的概念。这一开拓者科学任务将把天基OAC与一个或多个超稳定的地面OAC进行比较,以寻找暗标量场的时空相关特征,这些特征表现为站基和地面时钟的相对频率异常。这开启了探测新物理模型的可能性,这些模型是纯地面OAC实验无法达到的,其中暗标量场可能在地球表面附近被强烈屏蔽。这种对潜在暗物质候选者的敏感性的独特增强利用了天基OAC的潜力。
2022-08-08 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Probing New Intra-Atomic Force with Isotope Shifts: A Neat Thing to Do
讨论了一种利用高精度原子光谱技术寻找新的弱相互作用光玻色子的新方法--原子钟。新物理学的贡献可能表现为对同位素位移线性关系的破坏。我们用一些简单的假设来评估这种影响。由于所得结果与另一组的工作仍有不一致之处,我们简要地提出了今后需要改进的地方。
2018-10-16 hep-ex hep-ph
Probing Grand Unification with Quantum Sensors
本文提出利用量子传感器探测大统一理论,通过多重态耦合产生随时间变化的统一耦合,并借助原子钟、NANOGrav和MICROSCOPE约束超轻暗物质与普通物质的耦合。
2024-03-28 hep-ph
Probing Atomic Higgs-like Forces at the Precision Frontier
我们提出了一种新的方法来探测新的基本相互作用同位素位移光谱在原子钟跃迁。作为一个具体的玩具例子,我们把重点放在希格斯玻色子与物质的组成部分:电子和上下夸克的耦合上。我们表明,吸引力的希格斯力之间的核和它们的束缚电子,这是约束不良,可能会引起的影响,大于目前的实验灵敏度。更一般地说,我们讨论如何新的电子和中子之间的相互作用,介导通过光新的自由度,可能会导致可测量的非线性在国王图比较两个不同的过渡同位素位移。考虑到频率比较的最新精确度,同位素位移具有以亚Hz精确度测量的潜力,从而潜在地使得能够改进对新的基本相互作用的当前限制。这种测量的候选原子系统需要两个不同的时钟跃迁和四个零核自旋同位素。我们确定了几个系统,满足这一要求,并简要讨论现有的测量。我们考虑希格斯力相关的影响的大小和它产生可观察信号的要求。
2017-09-29 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
Observation of an Inner-Shell Orbital Clock Transition in Neutral Ytterbium Atoms
本文首次在多种镱同位素中观测到内壳层轨道钟跃迁,测得其光晶格阱寿命为1.9(1)秒并确定魔数波长和g因子,为更高性能光钟和新物理探测奠定基础。
2023-04-17 cond-mat.quant-gas hep-ex hep-ph
Vortex Lines in Ultralight Bosonic Dark Matter around Rotating Supermassive Black Holes
本文研究旋转超大质量黑洞如何影响超轻玻色暗物质中涡旋线的稳定性与动力学,并分析暗物质和黑洞引力对涡旋线进动等物理性质的作用。
2025-02-03 astro-ph.GA hep-ph
Probing Axions with Event Horizon Telescope Polarimetric Measurements
利用事件视界望远镜对超大质量黑洞(如M87 $^\star$或Sgr A $^\star$)的高空间分辨率偏振成像,可以用来探测超轻玻色子(如轴子)的存在。这样的粒子可以通过超辐射机制聚集在旋转的黑洞周围,形成轴子云。当线偏振光子从视界附近的吸积盘中发射时,由于双折射效应,它们的位置角在穿过轴子背景时发生振荡。特别是,对超大质量黑洞M87 $^\star$(Sgr A $^\star$)的观测,可以探测质量约为$O(10^{-20})$ ~eV($O( 10^{-17}$)~eV)、衰变常数约为$f_a < O(10^{16})$ GeV的轴子的无量纲轴子-光子耦合$c = 2 πg_{a γ} f_a$,这与其他轴子测量结果是互补的。
2020-02-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Quadratically Coupled Ultralight Dark Matter with Pulsar Timing Arrays
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步加速器研究所)
本文研究了超轻暗物质与标准模型粒子的二次耦合在脉冲星计时阵列中产生的相干和随机信号,并评估了当前和未来PTA观测的探测灵敏度。
2026-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Limits on dark matter, ultralight scalars, and cosmic neutrinos with gyroscope spin and precision clocks
本研究利用陀螺仪自旋测地漂移和精密时钟测量,对太阳系内暗物质超密度、宇宙中微子超密度及亲电标量耦合给出更优限制,为太阳系尺度引力检验和暗物质探测提供新框架。
2024-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing new intra-atomic force with isotope shifts
在研制原子钟的过程中,一些原子的跃迁频率被精确测量。这些测得的光谱可能包括由弱相互作用玻色子介导的新作用力的影响。这种效应可能是从可能违反两个跃迁之间同位素位移的线性关系中提炼出来的,这种线性关系被称为King线性,具有相对抑制的理论不确定性。我们讨论了实验灵敏度的一个新的力量在测试的线性度,以及由于高阶效应的线性破坏内的标准模型。对新物理学的敏感性受到这些效应的限制。我们发现,对于Yb $^+$,更高阶的效应可以在未来的实验中实现。还讨论了对重介体的敏感性。它是分析澄清,灵敏度变得比文献中的弱。我们的灵敏度的数值结果与其他弱力搜索实验进行了比较。
2017-12-24 hep-ph
Probing ultralight and degenerate dark matter with galactic dynamics
本文利用星系旋转曲线中的孤子核效应约束超轻玻色暗物质质量,并分析简并费米暗物质对动力学摩擦的修正,为解决Fornax计时问题及区分暗物质模型提供新途径。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing extra Yukawa couplings by precision measurements of Higgs properties
如果去掉任何\emph{ad hoc}对称性假设,一般的两个希格斯偶极子模型应该有额外的汤川相互作用独立于费米子质量的产生,一般涉及味道改变中性希格斯耦合。这些额外的耦合可以通过费米子环的贡献影响已发现的希格斯玻色子$h$。用在壳层和最小减影方法计算了重正化$hZZ$耦合,并讨论了重希格斯玻色子质量和额外的Yukawa耦合$ρ_{tt}$对重正化$hZZ$耦合的影响.未来对撞机的精确测量可以探索参数空间,并且可以给出比当前来自风味实验的界更强的关于$ρ_{tt}$的界。作为一个附带的结果,我们发现,如果$ρ_{tt}\cosγ< 0$,其中$\cosγ$是$h$的奇异希格斯分量,$ρ_{tt}$诱导的顶环贡献抵消了玻色子环贡献,并且可以在没有去耦的情况下进行对准,即$\sin(-γ) \simeq 1$,但是奇异标量玻色子可以具有数百GeV的质量。
2017-05-29 hep-ph
Probing Axion via Mössbauer Spectroscopy
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);University of Oklahoma(俄克拉荷马大学);University of Utah(犹他大学);Peking University(北京大学);Beihang University(北京航空航天大学)
本文提出利用$^{109}$Ag的88 keV超窄穆斯堡尔跃迁搜寻QCD轴子暗物质,推导的参数约束优于现有实验室界限,设计的实验装置可探测更高质量的轴子,拓展了轴子参数空间的搜寻范围。
2025-11-18 hep-ph nucl-ex
Probing dark matter with polarimetry techniques
本研究提出两种基于Fabry-Pérot腔的偏振测量实验构型,分别用于探测标量场暗物质与类轴子粒子,还提出通过双偏振计互相关提升灵敏度,以探索暗物质参数空间的未探查区域。
2023-05-02 astro-ph.IM hep-ph
Probing Sub-eV Dark Photon, Scalar and Axion-like Particle Dark Matters with Transmon Qubits
Beijing Normal University(北京师范大学);Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所);Jingchu University of Technology(荆楚理工学院)
利用超导量子比特探测子电子伏特暗光子、标量和轴子类暗物质的耦合限制
2025-11-20 hep-ph quant-ph
Sensitivity of the LHC to Electroweak Symmetry Breaking: Equivalence Theorem as a Criterion
基于我们最近对纵向弱玻色子散射与探测电弱对称性破缺(EWSB)机制之间内在联系的研究,我们揭示了等价定理(ET)的深刻物理内涵,它能够区分对探测EWSB扇区敏感/不敏感的物理过程。以此为判据,分析了弱手征拉格朗日算符的玻色算符全集,系统地分类了在CERN LHC上通过$W^\pm W^\pm$通道进行弱玻色融合探测所有玻色算符的灵敏度。这是通过开发精确的功率计数规则(从温伯格计数方法的推广)来实现的,以{ \it分别}计算能量$E$和所有相关质量尺度上的功率依赖性。
1995-08-15 hep-ph