Probing Variant Axion Models at LHC
我们研究碰撞机的影响,自然避免宇宙学畴壁问题的变体轴子模型。我们发现,在这样的模型中的分支比的$h \to γγ$可以提高了5倍至30倍相比,标准模型预测。因此,$h \to γγ$过程是在LHC上发现轻希格斯玻色子和探测汤川相互作用标准模型场的Peccei-Quinn电荷分配的一个有希望的通道。
2010-05-07 hep-ph
Probing the UV with IR Axion Dark Matter Experiments
本文研究如何利用轴子暗物质实验探测的红外数据反推QCD轴子紫外模型参数,分析了确定轴子与光子、电子、原子核耦合及暗物质晕密度的可行性,并指出仍需新的实验方案才能完整重建紫外模型。
2025-04-09 hep-ph
Probing Axion Dark Matter via the Chiral Magnetic Effect in Zero-Bias Weyl Semimetals
Centre for High Energy Physics, Indian Institute of Science(印度科学学院高能物理中心);Department of Physics, Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校物理系)
提出利用零偏压外尔半金属在静磁场中的手征磁效应探测亚电子伏轴子暗物质,信号在飞安范围内,可超越恒星冷却界限。
2026-06-12 hep-ph
Probing Axion Nucleon Coupling with Optomechanical Frequency Shift Measurements
Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交大物理与天文学院人工结构与量子控制教育部重点实验室)
提出一种基于悬浮光机械传感器的实验室尺度探测方案,通过双通道差分读出测量双轴子交换产生的自旋无关力梯度,从而约束轴子-核子相互作用,在轴子质量0.1-1 eV范围内将现有上限提高两个数量级。
2026-05-25 hep-ph
Probing axion-like particles with RF cavities separated by thin barrier
本文提出利用薄壁隔开的两个射频腔在静态磁场中探测类轴子粒子,解析评估了离壳区间的渐近灵敏度,发现足够薄的隔墙能显著提升质量在$10^{-6}~{\ m eV}$至$10^{-4}~{\ m eV}$范围内的纯实验室探测灵敏度。
2025-06-30 hep-ph
Prospects for probing axionlike particles at a future hadron collider through top quark production
类轴子粒子(ALP)出现在标准模型(SM)的高能扩展中的自发破缺的全局对称性。这使得ALP成为未来实验的目标之一,这些实验旨在寻找SM之外的新物理。本文讨论了未来pp对撞机FCC-hh通过与ALP($t\bar{t}+\text{ALP}$)相关的顶夸克对产生在模型无关方法中探测ALP模型参数的可能性。搜索是在半轻子衰变模式的$t\bar{t}$和分析进行使用的探测器响应的参数模拟的投影积分亮度光度$\rm 30~ab^{-1}$。结果表明,$t\bar{t}+\text{ALP}$在FCC-hh的生产是一个有前途的通道,具有显着的灵敏度探测ALP与胶子耦合。为了比较,给出了HL-LHC和其它实验中得到的ALP与胶子的耦合。
2022-08-20 hep-ph
Probing an ultralight QCD axion with electromagnetic quadratic interaction
本研究针对超轻QCD轴子,探究了由圈图阈值修正产生的电磁二次耦合,指出其可通过光学原子钟等新途径探测轴子,还推导了暗物质速度弥散引发的低频涨落背景的功率谱解析表达式,为更重轴子的搜寻提供了新方法与实验思路。
2025-09-07 hep-ph
Probing High-Quality Axions with Gravitational Waves
School of Science, Chongqing University of Posts and Telecommunications(重庆邮电大学理学院);School of Physics, University of Electronic Science and Technology of China(电子科技大学物理学院);Department of Physics and Chongqing Key Laboratory for Strongly Coupled Physics, Chongqing University(重庆大学物理系与强耦合物理重庆市重点实验室)
研究高质轴子框架中引力波信号,通过相变和拓扑缺陷生成,约束轴子质量尺度,发现部分信号与脉冲星计时阵列观测一致,强调需其他探测手段补充。
2026-04-10 hep-ph
Implication of the dark axion portal for the EDM of fermions and dark matter probing with NA64$e$, NA64$μ$, LDMX, $\mbox{M}^3$, and BaBar
暗光子和类轴子粒子(ALP)与普通标准模型(SM)光子之间的联系可以通过暗轴子门耦合来实现。在给定暗轴子入口的情况下,本文将暗光子作为SM和暗物质(DM)粒子之间的媒介,这意味着它主要衰变为DM费米子对。此外,我们详细讨论了暗轴子门户方案的轻子(电子和μ子)固定靶实验的含义。特别是,对于特定的固定目标设施,我们研究了暗光子生产的丢失的能量签名,然后由其不可见的衰变成稳定的DM粒子。我们研究了探测暗轴子门户顶点与有关签名的潜力,并得出预期的灵敏度NA 64 $e$,NA 64 $μ$,LDMX和$\mbox{M}^3$。此外,我们估计的预期范围的NA 64 $e$的$J/ψ$矢量介子不可见衰变的投影统计。我们还为特定的暗轴子入口场景重新设计了BaBar的超光速边界。此外,我们修改了暗轴子门户网站的设置,包括在模型中的强子和轻子特定的ALP耦合。作为结果,我们得到了固定靶实验中ALP的费米子特异性耦合组合的界限。我们讨论了修改后的暗轴子门户方案的SM费米子的电偶极矩(EDM)的含义。此外,我们推导出新的约束的组合$CP$违反中子特定的ALP耦合从现有的限制中子EDM考虑到中子异常磁矩。
2022-04-21 hep-ph
Probing the Axion-Photon-Dark Photon Interaction at Future $e^+e^-$ Colliders
National Taiwan Normal University(台湾师范大学);National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University(台湾大学理论科学中心);Phenikaa Institute for Advanced Study, Phenikaa University(菲尼亚卡大学先进研究院)
研究未来轻子对撞机上光子、暗光子和轴子的相互作用,以单光子加缺失能量为信号,发现ILC、CEPC和FCC-ee对轴子-光子-暗光子耦合的灵敏度可达$10^{-4}\,\mathrm{GeV}^{-1}$量级,且ILC的纵向束极化可将信号显著性提高四倍。
2026-06-19 hep-ph
Probing axion-like particles with $γγ$ final states from vector boson fusion processes at the LHC
我们进行了一个可行性研究,以寻找类轴子粒子(ALP)使用矢量玻色子融合(VBF)过程在大型强子对撞机。我们工作在一个有效场理论框架与截止尺度$Λ$和ALP质量$m_{a}$,并假设ALP耦合到强度为$\propto 1/Λ$的光子。假设质子-质子碰撞在$\sqrt{s} = 13$ TeV,我们提出的总VBF ALP生产截面,ALP衰变宽度和寿命,以及相关的运动学分布作为一个函数的$m_{a}$和$Λ$。我们认为$a\toγγ$的衰变模式表明,一个充满活力的双光子对结合两个大的双喷流质量和赝快度分离的前向喷流的要求可以显着降低标准模型的背景,导致$5σ$发现达到$10 \text{ MeV} \lesssim m_{a} \lesssim 1$ TeV与$Λ\lesssim 2$ TeV,假设一个集成的光度为3000 fb $^{-1}$。特别是,这将LHC的灵敏度扩展到ALP参数空间的先前未研究的区域。
2021-01-26 hep-ph
Probing the Dark Axion Portal with Muon Anomalous Magnetic Moment
我们提出了一个新的方案,使用暗轴子门户在单圈水平来解释最近观察到的μ子异常磁矩的费米实验室μ子g-2的实验。轴子/类轴子粒子(ALP)和暗光子都与光子处于同一顶点。虽然单独的ALP或暗光子都不能解释μ子$g-2$,但由于前者只提供负贡献,而后者具有非常有限的参数空间,暗轴子门可以挽救这种情况,并显着扩展允许的参数空间。观测到的μ子异常磁矩提供了一个强大的探测暗轴子门户的情况。
2021-09-30 hep-ex hep-ph
Probing the Axion--Photon--Dark Photon Interaction with LHC Mono-Photons and Fermi-LAT Gamma-Ray Lines
National Taiwan Normal University(台湾师范大学);Sichuan University(四川大学);National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University(台湾大学理论科学中心);Phenikaa Institute for Advanced Study, Phenikaa University(菲尼亚卡大学先进研究院)
该研究结合LHC单光子数据与费米-LAT伽马射线线搜寻,探测轴子-光子-暗光子相互作用,得到相关耦合常数排除限,发现HL-LHC可进一步提升灵敏度,且联合约束可排除对应基准范围内的热 relic 轴子。
2026-10-16 hep-ph
New method of probing an oscillating EDM induced by axionlike dark matter using an RF Wien Filter in storage rings
强CP问题的Peccei-Quinn解的直接结果是一个假想的赝标量粒子轴子,它可以耦合到胶子并导致基本粒子的振荡电偶极矩(EDM)。提出了一种利用射频维恩滤波器探测储存环轴激振荡放电的新方法。轴子边带频率和$g-2$频率($f_\text{axion} \pm f_{g-2}$)处的维恩滤波器在存在振荡EDM的情况下产生自旋共振,这通过自旋方程的分析估计和独立模拟来证实。一个简短的系统研究还表明,这种方法是不太可能受到维恩滤波器不对准问题的限制。
2021-11-10 hep-ex hep-ph
Probing axion dark matter with 21cm fluctuations from minihalos
如果对称性破缺诱导轴子发生在膨胀后,大的轴子等曲率扰动可能会出现由于不同的轴子振幅在每个因果断开补丁。这导致了小尺度密度涨落的增强,从而显著影响了结构形成的演化。小晕形成的时代变早,我们估计了那些可以容纳中性氢原子的小晕的丰度,从而产生了21厘米的波动信号。我们发现,未来的射电望远镜,如SKA,可以把简单的温度无关的轴子质量模型的数量级$m_a \gtrsim 10^{-13}$ eV的轴子质量的界限,并可以扩展到数量级$m_a \gtrsim 10^{-8}$ eV的温度相关的轴子质量。
2021-05-19 astro-ph.CO hep-ph
Probing Axions with Radiation from Magnetic Stars
最近的实验表明,偏振光子可以耦合到赝标量粒子,如轴子显着。我们研究了磁星,特别是中子星辐射的轴子-光子耦合的可能观测特征。我们提出了一般的方法来计算轴子光子转换的概率在传播过程中通过一个变化的磁化真空,以及通过一个不均匀的大气。部分轴子-光子转换可能发生在中子星外的真空区。强的轴子-光子混合由于大气中的共振而发生,并且取决于轴子耦合强度和其他参数,在共振处可以发生显著的轴子-光子转换。这种转换可能会对恒星的辐射光谱和偏振信号产生可观察到的影响。我们也将我们的结果应用到轴子光子在太阳和磁性白矮星中的传播。我们发现,在传播过程中,没有明显的太阳轴子到光子的转换。
2006-11-15 astro-ph hep-ph
Probing angle of birefringence due to long range axion hair from pulsars
旋转的中子星或脉冲星可能是伪Nambu Goldstone玻色子或轴子的一个可能来源,它们可以介导脉冲星外部的长距离轴子毛。当脉冲星发射的电磁辐射穿过长程轴子毛时,轴子旋转电磁辐射的偏振,产生双折射。我们得到由于这种长距离轴向头发的双折射角为$0.42^\circ$。这个结果与脉冲星的旋转频率、半径、轴子质量、轴子光子耦合常数无关。该值在测量脉冲星光的线偏振角即$\leq 1.0^\circ$的精度范围内。只要轴子毛的射程(轴子质量的倒数)大于脉冲星的半径,即$m_a<10^{-11}$ eV和轴子衰减常数$f_a\lesssim \mathcal{O}(10^{17}\rm{GeV})$,我们的结果仍然成立。
2020-04-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing axion in the DFSZ model
Van Lang University(文郎大学)
研究在DFSZ模型中引入新右手轻子时轴子相关特性。通过特定形式呈现标量场,分析轴子与费米子耦合等。指出新标量场质量及希格斯二重态真空期望值特定区域下,耦合修饰符符合实验约束。
2026-07-07 hep-ph
Probing axions with neutron star inspirals and other stellar processes
在QCD轴子的某些模型中,对轴子势的有限密度修正可以导致轴子来源于大密度物体。有多种方法来测试这种现象,但也许最令人惊讶的效果是,轴子可以调解中子星之间的力量,可以像引力一样强大。这些力可以是吸引力或排斥力,它们的存在可以通过对中子星螺旋的高级LIGO观测来检测。由于数值上的巧合,具有引力强度的中子星之间的轴子力自然具有数十公里或更长的相关长度尺度,类似于中子星。未来在Advanced LIGO中对中子星合并的观测可以探测到许多数量级的轴子参数空间。由于轴子只来源于大的致密物体,轴子力避开了第五种力的约束。我们还概述了其他几种方法来探测这种现象,使用电磁信号与紧凑的对象。
2017-08-28 gr-qc hep-ph
Probing axion-like particles in leptonic decays of heavy mesons
该研究通过分析重介子轻子衰变,考虑ALP与带电费米子耦合的三种场景,利用BS方法结合实验数据得到耦合强度约束,并预测了ALP参与的B_c⁻介子轻子衰变上限,为探测类轴子粒子提供了新途径。
2024-12-01 hep-ph
Lecture Notes: Probing ultralight axion-like particles with quantum technology
Durham University(杜伦大学)
本文综述了利用量子技术探测超轻轴子状粒子作为暗物质候选者的物理原理和实验方法,涵盖轴子-光子耦合驱动的转换搜索及高精度实验,如原子钟、光学谐振腔等,强调不同技术的互补性与发现潜力。
2026-02-19 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 the Early Universe with Axion Physics and Gravitational Waves
我们显示的预期达到的实验网络,正在全球范围内建立的目的是检测“看不见的”轴子,在光的非标准的宇宙热历史的结果。假设轴子是暗物质,我们讨论了达到一个成功的检测由一个特定的轴子质量窗口的原始核合成发生之前的宇宙学背景的不同修改的给定的实验设置。无论是在目前的冷轴子的能量预算的情况下,通过真空重新排列机制单独产生,或在轴子弦也提供了额外的贡献的轴子能量密度的情况下,结果。我们还表明,在某些宇宙学模型中,来自轴子弦网络的引力波谱将在未来的探测器网络(如LISA和DECIGO-BBO)的范围内。我们的结论是,描述早期宇宙的一些场景可以探测联合的实验努力轴子探测和重力波多信使天文学。
2019-06-14 astro-ph.CO hep-ph
Probing Long-Lived Photophobic Axion-Like Particles via Prompt Leptons and Mono-$γ$ at FCC-ee and CEPC
本文研究在FCC-ee和CEPC的Z极点运行中通过瞬发轻子和单光子末态探测厌光类轴子粒子,利用XGBoost分类器估计灵敏度,联合轻子道可探测能标$\Lambda$达10-700 TeV,单光子道对轻质量ALP可达2000 TeV。
2025-09-22 hep-ph
Probing the axion-nucleon coupling with the next generation of axion helioscopes
一个有限的轴子-核子耦合,几乎不可避免的QCD轴子,导致生产的轴子通过热激发和随后的退激发的Fe-57同位素在太阳中。我们采用最新的发射率修正了这个通量的太阳边界,并研究了拟议的国际轴子天文台IAXO和它的中间级BabyIAXO探测这些轴子的灵敏度。我们比较了不同的现实实验选项,并讨论了信号的模型依赖性。BabyIXO的灵敏度已经远远超过了以前通过核子耦合搜索太阳轴子的灵敏度,IXO可以将其提高一个数量级以上。
2022-02-09 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Probing axions with the neutrino signal from the next galactic supernova
我们研究了轴子发射在模拟大质量恒星爆炸的影响,作为补充标准中微子发射的能量损失的额外来源。这个通道的加入缩短了初生质子中子星的冷却时间,从而缩短了中微子信号的持续时间。我们将轴-物质耦合强度作为自由参数来研究它对质子中子星演化以及对中微子信号的影响。我们进一步分析了当前和下一代地下中微子探测器中增强冷却的可观测性,表明可以探测轴子质量$m_a \gtrsim 8 \times 10^{-3}$ eV的值。因此,对银河系超新星中微子的观测将为探测计划中的日光镜实验-国际轴子观测站(IAXO)-范围内的轴子质量提供宝贵的可能性。
2016-09-26 astro-ph.HE hep-ph
Probing Relativistic Axions from Transient Astrophysical Sources
相对论性轴子从瞬变源(如轴子星爆炸)的发射可以导致可观察到的特征。我们表明,从坍缩轴子星的轴子爆发可以检测到广泛的轴子质量$10^{-15} \, \textrm{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-7} \, \textrm{eV}$在实验室实验中,如ABRACADABRA,DMRadio和SHAFT。轴子爆发的检测可以提供新的见解的基本轴子潜力,这是具有挑战性的探测,否则。在遥远的过去,一系列的爆发会产生一个与通常的冷轴子DM不同的弥散轴子背景。与其他特征的重合将为多信使天文学提供一个新的窗口。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Probing MeV to 90 GeV axion-like particles with LEP and LHC
类轴子粒子(ALP),相对较轻的(伪)标量耦合到两个规范玻色子,是标准模型的许多扩展的共同特征。到目前为止,在MeV到10 GeV范围内对这种粒子的灵敏度存在差距。在本说明中,我们表明,LEP数据$Z\toγγ$衰变提供了显着的限制,在这个范围内(实际上高达$Z$ -质量)。我们还讨论了LHC和未来对撞机的敏感性。特别是LHC在用$m_{3γ}\approx m_{Z}$在$pp \to 3 γ$沟道中搜索具有$4 \lesssim m_a \lesssim 60$ GeV的赝标时显示出有希望的灵敏度。
2015-09-01 hep-ex hep-ph
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术,用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子,我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子,其频率等于轴子质量的一半,在穿过暗物质晕传播时,会刺激轴子衰变,导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射,并为每个射电源创建一个反源,图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源(最亮的河外射电源)的通量,以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多,并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限,尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度,因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing emergent axion electrodynamics with waveguide apparatus
本文提出用填充特殊材料的空心波导探测手征磁效应与反常量子霍尔效应共存,从而可能检测凝聚态中的涌现类轴子场。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall hep-ph physics.optics
Probing the Gauge-boson Couplings of Axion-like Particle at the LHC and High-Luminosity LHC
本文计算了 LHC 及高亮度 LHC 上通过 Za 和 W±a 伴随产生过程探测类轴子粒子规范玻色子耦合的灵敏度,表明在 1-100 GeV 质量范围内可将耦合约束至 10^-4 GeV^-1 水平。
2024-05-07 hep-ph
Probing the couplings of an axion-like particle with leptons via three-lepton final state processes at future $e^{-}p$ colliders
本文探讨了在未来 LHeC 和 FCC-eh 对撞机上,通过三轻子末态过程探测类轴子粒子与轻子的耦合,发现其预期灵敏度优于现有 LHC 和 LEP 界限,并与 CEPC 和 FCC-ee 预期界限互补。
2025-04-02 hep-ph
MADMAX: A new way of probing QCD Axion Dark Matter with a Dielectric Haloscope -- Foundations
与WIMP相反,轻暗物质候选者越来越受到科学界的关注。特别地,QCD轴子也能够解决其他的基本问题,例如强相互作用中的CP守恒。在强磁场作用下,不同介电常数的材料之间的边界处,星系轴子、类轴子粒子和隐藏的光子可以转化为光子。结合许多这样的表面,可以使用相长干涉和共振来显著增强这种转换。建议的MADMAX设置包含80个高介电盘在\SI{10}{\tesla}磁场将探测$40$ -\SI{400}{\micro\electronvolt},这是一个范围,目前无法通过现有的腔搜索动机良好的质量范围。我们提出了这种方法的基础和预期的敏感性。
2017-12-04 hep-ph physics.ins-det
Probing Axion via Mössbauer Spectroscopy
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 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 ultrafast magnetization dynamics via synthetic axion fields
本文提出通过高频均匀磁化振荡产生动态轴子场,从而利用低频探测信号映射超快磁化动力学,为超快磁化研究提供新方法。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall hep-ph physics.optics
Probing a QCD String Axion with Precision Cosmological Measurements
弦和M-理论紧化一般具有紧模,可以潜在地充当QCD轴子。然而,如本文所证明的,如果普朗克偏振测量实验观测到的引力波被解释为由哈勃常数$H_inf \gsim 10^{13}$ GeV的暴胀引起,那么这种紧致模不能起到QCD轴子的作用,也不能解决强CP问题.在这种情况下,在膨胀过程中产生的轴子波动会在原始温度波动的光谱中留下可测量的等曲率和/或非高斯印记。这一结论与任何关于初始轴子失准角、有多少暗物质是残余轴子、或晚期衰变粒子(如萨克斯子)可能释放的熵的假设无关;它只依赖于佩西-奎因对称在早期宇宙中保持不破缺的温和假设。
2004-09-06 astro-ph hep-ph hep-th
Probing axion-like particles with the ultraviolet photon polarization from active galactic nuclei in radio galaxies
在大尺度磁场$B$中,光子与类轴子粒子(ALP)的混合改变了来自射电星系活动星系核的线偏振光子束在宇宙学距离上传播时的偏振角。使用现有的紫外偏振数据,这些来源,我们得到一个新的约束的产品的光子-ALP耦合$g_{aγ}$倍$B$。我们发现$g_{aγ} B \lesssim 10^{-11}$ GeV $^{-1}$ nG的超轻ALP与$m_a \lesssim 10^{-15}$ eV。我们比较我们的新的约束与文献中存在的,我们评论可能的改进与观察更多的来源。
2012-04-25 astro-ph.HE hep-ph
Probing the axion-photon coupling: phenomenological and experimental perspectives. A snowmass white paper
我们提出了一个简短的概述正在进行的搜索轴子粒子通过其耦合到光子。经典的QCD轴子和最近提出的类轴子粒子被认为是。轴子-光子耦合的天体物理学界限来自对氦燃烧过程中恒星能量损失的考虑,无论是低质量还是高质量恒星。太阳观测仪在实验室强磁场中寻找太阳轴子向x射线光子的反向转换。最后,Haloscopes的目标是探测我们星系晕中的暗物质轴子。这两种类型的搜索都期待在未来取得重大进展,这将使他们能够探测恒星冷却边界以下的参数空间的大的,动机良好的部分。
2013-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Probing the Interactions of Axion-Like Particles with Electroweak Bosons and the Higgs Boson in the High Energy Regime at LHC
本文基于LHC Run 2非共振高动量转移过程,在线性与非线性电弱对称性破缺框架下约束ALP与电弱玻色子及Higgs的耦合,并用梯度提升决策树提升HL-LHC探测显著性。
2024-04-08 hep-ph
Probing high-energy solar axion flux with a large scintillation neutrino detector
我们研究了$p(d,\, ^{3}{\rm He})a$反应产生的5.49 MeV太阳轴子通量,并分析了江门地下中微子观测站(JUNO)即将开展的大型地下中微子振荡实验对探测该通量的潜力。JUNO探测器可以通过各种过程来揭示轴子,例如康普顿和逆普里马科夫转换,以及通过它们在探测器内衰变为两个光子或电子-正电子对。我们进行了详细的数值分析,以预测不同的组合的轴子-电子($ g_{ae} $),轴子-光子($g_{aγ}$),和isovector轴子-核子($ g_{3aN} $)耦合的灵敏度,使用预期的JUNO数据为不同的基准值的轴子质量在一个模型独立的方式。我们发现JUNO将Borexino的电流边界提高了大约一个数量级,并且在中微子实验中具有最好的灵敏度。
2022-09-23 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Probing axion and flavored new physics with the NA64$μ$ experiment
NA64μ实验通过探测轴子与光子、muon的耦合及暗物质领域,排除了部分新物理参数空间并揭示了未来研究方向。
2025-11-29 hep-ex hep-ph
Probing Axions via Light Circular Polarization and Event Horizon Telescope
本文利用事件视界望远镜的偏振测量,研究轴子-光子-黑洞磁场相互作用对光偏振的影响,提出离壳轴子散射可产生显著圆偏振,从而为约束超轻类轴子参数空间和探测黑洞附近轴子特征提供新途径。
2023-04-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing photophobic (rel)axion dark matter
我们研究早期宇宙宇宙学和暗物质直接探测之间的相互作用,考虑自然抑制耦合光子的轴子模型。在电弱尺度宇宙学弛豫的背景下,我们专注于\emph{Relaxion Dark Matter}的方案,其中弛豫场构成了所有观测到的暗物质遗迹密度,其允许的质量范围被固定到几个$\mathrm{keV}$的建设。特别是,我们表明,一个弛豫粒子与质量$m_ϕ= 3.0 \,\mathrm{keV}$耦合到电子与$g_{ϕ, e}= 6.8 \times 10^{-14}$是一致的XENON 1 T过剩,同时占所观察到的暗物质和令人满意的天文/宇宙探测。这种情况下使用的电弱尺度作为链接的弛豫生产在早期的暗物质吸收率直接检测。
2021-01-25 astro-ph.CO hep-ph
Probing axion mediated fermion--fermion interaction by means of entanglement
基于对相互作用费米子纠缠的研究,提出了一种研究和探测轴子和类轴子粒子的新方法。我们研究了由两个自旋为1/2的完全相同的费米子组成的系统,证明了由轴子介导的费米子-费米子相互作用导致了费米子之间的非零纠缠。纠缠测量可以揭示相互作用,为轴子的存在提供间接证据。我们讨论了其他相互作用如何影响纠缠,以及如何隔离轴子的贡献。特别注意的是专门分析的磁偶极-偶极相互作用,这原来是,除了轴子,最相关的贡献的纠缠,我们表明,它可以被抑制通过设置适当的观察的持续时间。我们还引入了一个两体关联函数,它可以在实验中直接观测到,并起到纠缠见证的作用。
2020-04-08 hep-ph hep-th quant-ph
Probing axion-like particle couplings to leptons via the $γγjj$ signal at the FCC-ee
Department of Physics, Liaoning Normal University(辽宁师范大学物理学院);Center for Theoretical and Experimental High Energy Physics, Liaoning Normal University(辽宁师范大学理论与实验高能物理中心)
本研究通过FCC-ee的$e^+e^-\to\gamma\gamma jj$过程,在91 GeV能量下探测轴子类粒子与轻子的耦合,发现极化束流能显著提高灵敏度,并在不同质量区间给出互补的耦合上限。
2026-09-22 hep-ph
Probing the signature of axions through the quasinormal modes of black holes
本研究发现带轴子毛的黑洞会打破Reissner-Nordstrom黑洞拟正规模的电磁对偶简并,其拟正规模依赖磁荷占比,为通过引力波观测探测轴子和磁单极子提供新途径。
2024-06-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Axion-Photon conversion via circular polarization imprints in the CMB $V$-mode observations
Institute of Science Tokyo(东京科学大学);Indian Institute of Science(印度科学学院)
本文提出利用CMB V模式观测中的圆偏振印记来约束轴子类粒子的参数空间,通过研究轴子-光子转换机制在宇宙微波背景中的影响,探讨了磁场对光子圆偏振度的影响,并指出在最优情况下,40 GHz的CLASS观测可以探测到之前未被约束的轴子-光子耦合参数范围。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Probing ALP-Sterile Neutrino Couplings at the LHC
在这项工作中,提出了探测类轴子粒子(ALP)的一个被忽视的方面-它们与无菌中微子的潜在耦合-的前景。我们发现,单光子搜索有可能限制ALP耦合到无菌中微子时,一个新的重标量提升ALP衰变产量。工作在一个有效场论(EFT)的方法,我们扫描的参数空间,以建立达到13 TeV的大型强子对撞机探测这种耦合。我们发现区域的参数空间规避几个实验的限制,可以在大型强子对撞机探测。此外,大型强子对撞机和各种寻找轴子和ALP的实验之间的互补作用,可以预期的模型,其中ALP与不育中微子相互作用。我们还提出了一个模型的UV实现具有轴子状粒子,一个重标量和不育中微子,其参数由我们的EFT方法跨越。所提出的模型包含一种类型的跷跷板机制,用于产生质量的活性中微子,以及涉及高能量尺度的自发破缺的全球对称性与ALP的不育中微子。该模型的一些基准点可以在具有300 fb $^{-1}$的13 TeV LHC上发现。
2020-08-17 hep-ph
Probing Oscillons of Ultra-Light Axion-like Particle by 21cm Forest
超轻类轴子粒子(Ultra-Light Axion-like Particle,简称UNOPS)是解决天体物理中小尺度问题的一种方法。当这样一个标量粒子在一个比二次势更浅的势中以$\mathcal{O}(1)$振幅振荡时,它可以形成一个定域的致密物体,即光子。由于绝热不变量的近似守恒,它的寿命很长,因此它可以作为红移$z \sim \mathcal{O}(10)$存活到最近的宇宙。受这些电子影响的尺度由电子质量$m$决定,并可通过21 cm线的观测来检测。本文研究了用21 cm谱线探测UE 2的可能性,发现当$m \lesssim 10^{-19}\ {\rm eV}$和UE 2在暗物质中所占的比例远大于$10^{-2}$时,UE 2能增强21 cm谱线的观测信号,这取决于势的形式。
2020-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Matter Axions using the Hyperfine Structure Splitting of Hydrogen Atoms
本研究提出利用氢原子超精细分裂与暗物质QCD轴子偏好质量接近的特性,通过弱塞曼磁场调能隙诱导轴子相关原子跃迁,并用Stern–Gerlach装置等探测,为暗物质轴子探测提供了可参考氢脉泽的新方案。
2023-06-17 hep-ex hep-ph physics.atm-clus
NuSTAR as an Axion Helioscope: probing axion-nucleon and axion-electron couplings
Università di Torino(都灵大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino(意大利国家核物理研究所都灵分部);Technische Universität Dortmund(多特蒙德工业大学);University of Zaragoza(萨拉戈萨大学);Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校莱因韦伯理论物理研究所);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室)
利用2020年太阳极小期NuSTAR的X射线观测数据,通过太阳大气磁场中轴子-光子转换过程,对轴子-电子和轴子-核子耦合强度给出了新的限制。
2026-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Cosmic Axions through Resonant Emission and Absorption in Atomic Systems with Superradiance
$μ$ eV质量轴子是冷暗物质最有希望的候选者之一,并且仍然是通过Peccei-Quinn机制解决量子色动力学(QCD)CP问题的一个很好的动机。本文提出了一种通过超辐射原子系统的共振发射$|{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ γ^{\prime}_{} + a$(或吸收$a + |{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ γ^{\prime}_{}$)探测银河系暗物质轴子的新方法,其中$|{\rm e}\rangle$和$|{\rm g}\rangle$分别代表原子的激发态和基态能级.本文还提出了一种类似的方法,通过$|{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ+ a$(或$a + |{\rm e}\rangle \to |{\rm g}\rangle + γ$)来探测轴-电子耦合。在无背景环境下的标称实验装置中,典型的QCD轴子模型的大部分参数空间可以被仲氢分子或镱原子所覆盖。然而,在一个现实的实验设置的背景仍然是一个主要的问题,需要解决在未来的研究。为了获得更大的信噪比,可能需要搜索更好的原子或分子候选物。
2019-08-15 hep-ph physics.atom-ph
Probing the general axion-nucleon interaction in water Cherenkov experiments
该研究基于SN 1987A的轴子流,用带轴子的手征微扰理论计算两类轴子-核子反应能谱,发现QCD轴子可造成可探测的切伦科夫光谱修正,且π⁰末态探测性更优,指出需寻找增强信号的机制。
2025-03-21 astro-ph.HE hep-ph