Axions: Recent searches and new limits
欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）实验通过“日光镜”方法搜索太阳轴子。第一个结果意味着，当m_a < 0.02 eV时，轴子-光子耦合的上限为g_a-γ < 1.16 x 10^-10 GeV^-1（95%CL），在这个质量范围内，取代了之前球状星团恒星能量损失的上限。凭借可变压力氦填充的磁性过渡区，CAST II将扩展到轴子质量的灵敏度高达约1 eV，第一次在实验室实验中测试现实的轴子参数。在这个质量范围内，轴子将贡献宇宙热暗物质成分。新的结构形成极限表明m_a < 1-2 eV。对于具有标准轴子-π介子耦合的强子轴子的特殊情况，目前的宇宙轴子密度约为50 cm^-3，宇宙质量极限为m_a < 1.05 eV（95%CL）。我们还评论了在PVLAS实验中观察到的异常签名的轴子解释。
2005-05-02 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
The asymmetry and the diurnal variation in axionic dark matter searches
在目前的工作中，我们研究可能的时间依赖性的影响，在轴子暗物质搜索采用谐振腔。我们发现，共振的宽度，这取决于轴子均方速度在当地的框架，将显示出每年的变化，由于地球绕太阳的运动（调制）。此外，如果实验变成定向的，采用合适的谐振腔，人们预计相对于太阳的运动方向，在观察到的宽度大的不对称性。由于地球绕其轴旋转，这些不对称性将表现为观测宽度的日变化。
2015-07-06 hep-ph
The Need for Purely Laboratory-Based Axion-Like Particle Searches
PVLAS信号导致了许多寻找与光子耦合的光玻色子的实验的提议。然而，如果应用天体物理学的界限，这些近期搜索探测的耦合强度远离允许的区域。但是，恒星中产生轴子状粒子的环境条件与实验室中存在的环境条件非常不同。我们考虑的情况下，耦合和轴子状粒子的质量取决于环境条件，如温度和物质密度。这可以将天体物理学的界限放宽几个数量级，刚好足以允许PVLAS信号。这为在不久的将来的实验中进行检测创造了令人兴奋的可能性。
2006-10-17 hep-ph
Tidal streams from axion miniclusters and direct axion searches
在某些轴子暗物质模型中，占主导地位的轴子存在于致密的小尺度子结构中，即轴子微团。这些子结构的一部分被破坏并形成潮汐流，其中轴子密度可能仍然比平均值大一个数量级。我们讨论这些流的直接轴子搜索的影响。我们估计了被破坏的微团簇的比例和所产生的流的参数，并发现流交叉事件将以大约$1/(20 {\rm yr})$的速率发生2-3天，在此期间，轴子探测器中的信号将被放大一个因子$\sim 10$。这些估计表明，轴子微团的潮汐破坏的影响可能是重要的直接轴子搜索，值得更深入的研究。
2016-02-01 astro-ph.CO hep-ph
Displaced Searches for Axion-Like Particles and Heavy Neutral Leptons at Mu3e
本文为 Mu3e 实验提出搜寻稀有 μ 子衰变中轻弱耦合粒子的策略，聚焦中空靶内移位 $e^+e^-$ 衰变，并量化其与即时搜寻及现有约束的关联，展示 Mu3e 探索未探索参数空间的独特潜力。
2024-10-17 hep-ph
NICA prospects in searches for light exotics from hidden sectors: the cases of hidden photons and axion-like particles
本文首次评估NICA对隐藏光子和30–500 MeV类轴子粒子等轻隐藏扇区粒子的探测灵敏度，指出其可覆盖其他项目难及的参数空间，并有望在一年数据采集后实现5σ新物理发现。
2024-04-06 hep-ph
New searches at the reactor experiments based on the dark axion portal
核反应堆是研究中微子和亮暗扇形粒子的有力工具。一些反应堆实验已经证明是非常有用的。考虑到人们对寻找新的轻粒子的强度前沿功率的极大兴趣，人们希望探索更多的可能性，利用现有的反应堆电源进行粒子物理研究。我们建议进行一项新的反应堆实验来寻找暗区。暗光子可以在反应堆堆芯中产生，并且在暗轴子入口存在的情况下通过轴子-光子-暗光子顶点衰变为光子和轴子。我们调查的潜力，以寻找这个新的顶点与超光子签名，并提出预期的灵敏度在一些现有的反应堆中微子实验探测器。
2021-03-14 hep-ph
Flavored Axions
精确的味道实验可以寻找QCD轴子补充通常的搜索与轴子helio和haloscopes，允许测试PQ打破尺度高达$10^{12} \, {\rm GeV}$。这样的搜索是敏感的味道违反轴子耦合，这是通用的和潜在的规模每当SM费米子进行味道非通用PQ费用。一个特别预测的情况下，PQ是最简单的FN味对称性，使所有的味道违反轴子耦合有关汤川层次结构，高达${\cal O}(1)$系数。
2019-05-03 hep-ph
Enhancing Searches for Heavy QCD Axions via Dimuon Final States
重QCD轴子是QCD轴子的一种很好的扩展，它在解决强CP问题的同时解决了质量问题。由于胶子耦合，解决强CP问题的关键，这些轴子可以产生大量的束流收集器和对撞机环境中的轴子衰变常数大PeV，相关的解决轴子质量问题。此外，如果这些轴子具有轻子耦合，它们可以产生长寿命的衰变为轻子对，特别是在一类广泛的轴子模型中，主要衰变为高于双μ子阈值和低于GeV尺度的μ子。考虑到现有的限制，主要是从罕见的介子衰变，我们表明，当前和未来的中微子设施和长寿命的粒子搜索有可能通过双μ子末态探测重QCD轴子参数空间的重要部分。
2022-10-05 hep-ex hep-ph
LHC as an Axion Factory: Probing an Axion Explanation for $(g-2)_μ$ with Exotic Higgs Decays
我们认为，一个大的区域，到目前为止不受约束的参数空间的类轴子粒子（ALP），他们的耦合到标准模型的顺序为$(0.01\!-\!1)\,\mbox{TeV}^{-1}$，可以探索通过搜索的异国情调的希格斯衰变$h\to Za$和$h\to aa$在运行2的大型强子对撞机。几乎可以通过搜索这些衰变和随后的衰变$a\toγγ$来探测ALP可以解释μ子异常磁矩的整个区域，即使相关的耦合被环路抑制并且$a\toγγ$分支比小于~1。
2017-04-26 hep-ph
Exclusive axionlike particle production by gluon -- induced interactions in hadronic collisions
在这个探索性的研究中，考虑$pp$和$PbPb$碰撞的能量的大型强子对撞机（LHC）的下一个运行的胶子诱导的相互作用的类轴子粒子（ALP）的独家生产进行了调查。假设Duhram模型，我们估计相关的截面的快度范围内探测的中央和前向探测器。与预测的光诱导相互作用的独家ALP生产的比较。我们的结果表明，胶子诱导的相互作用的贡献是不可忽略的，可以成为主导的$pp$碰撞的ALP质量的小值。
2020-11-25 hep-ex hep-ph
Accelerating dark-matter axion searches with quantum measurement technology
轴子粒子是解决量子色动力学强CP问题的一个优雅假设的结果，是宇宙学暗物质的一个合理起源。在寻找探测到轴子转化为微波光子的轴子暗物质时，与微波真空涨落相关的量子噪声将很快限制参数空间的搜索速度。在这里，我们表明，这种噪声可以部分克服，无论是通过压缩量子真空使用最近开发的约瑟夫森参数设备，或通过使用超导量子比特计数微波光子。最近证明的超导量子比特的能力，使微波光子的QND测量提供了很大的优势，破坏性的光子计数方法，如使用里德伯原子。
2016-07-19 hep-ph quant-ph
Alternatives to Axion Production and Detection
我们考虑相对论性重离子碰撞中夸克-胶子等离子体离子体形成过程中的轴子产生，并讨论了一种可能的探测方案。
1998-05-29 hep-ph
Axions 05
本文简要地回顾了强CP问题及其通过轴子的存在而解决的方法。加速器搜索、红巨星演化和SN 1987 a中微子脉冲持续时间的综合限制要求轴子质量$m_a$小于$3 \cdot 10^{-3}$ eV。另一方面，轴子不过于接近宇宙的要求意味着$m_a$的下限为$10^{-6}$ eV。然而，这个下限可以以多种方式放宽。如果$m_a$接近下限，那么轴子以（非常）冷的暗物质的形式对宇宙的能量密度有重要贡献。在地球上寻找暗物质轴子的方法是在一个充满磁场的电磁腔中激发它们转化为微波光子。利用这种技术，在轴子暗物质实验中对局部晕密度进行了限制。我将给出一个关于ADMX及其目前正在建设中的升级的状态报告。我还将报告最近太阳轴子搜索和激光实验的结果。
2005-10-02 hep-ph
New Axion Searches at Flavor Factories
我们评估的影响，在香料工厂搜索新的中性共振耦合到光子和胶子。这些都是很好的动机“重轴子”解决方案的强CP问题和框架解决这两个暗物质和希格斯层次问题。我们使用LHCb的公共双光子数据周围的Bs质量，以获得目前最好的限制，这些共振的质量在4.9和6.3 GeV之间。我们估计，未来的LHCb专用搜索将测试一个轴子衰变常数O（TeV）的轴子质量在几个到几十个GeV，是完全互补的低质量的ATLAS和CMS搜索。我们还得到了BABAR搜索的基础上的Uppermandy衰变和未来的美女-II达到的影响。
2019-01-23 hep-ex hep-ph
Axion-like particle searches with sub-THz photons
我们提出了一个变化，非常低的能量和非常强烈的光子源的基础上，完善的技术的光透过墙（LSW）实验的轴子类粒子搜索。用30 GHz的辐射源，我们计算了目前实验室对类轴子粒子的不相容极限至少可以提高四个数量级，质量为m_a <~ 0.01~meV。这可能会激发专用单光子亚太赫兹探测器的研究和开发计划。
2016-01-29 cond-mat.supr-con hep-ph
Axion Couplings in Grand Unified Theories
我们表明，在大统一理论中，标准模型嵌入在一个简单的4D规范群中的轴子规范玻色子的耦合是高度限制的。这些耦合的拓扑性质允许它们从UV到IR匹配，并且对于任何轴子，光子和胶子的异常比率通过统一而固定。这意味着有一个单一的轴子，QCD轴子，与光子的反常耦合。其他轻的类轴子粒子可以通过混合穿过QCD轴子入口与光子耦合，并位于质量耦合平面中QCD线的右侧。破坏胶子与光子耦合统一关系的轴子在大统一规范群下必然带电，并因微扰质量贡献而变重。在QCD线左边发现一个轴子可以排除简单的大统一模型。因此，轴子搜索是大统一的桌面和天体物理学探测。
2022-06-22 hep-ph
Thermal axion production in the primordial quark-gluon plasma
本文计算了原初夸克-胶子等离子体中夸克和胶子散射热产生轴子的速率。为了得到与强规范耦合中的主导阶相一致的规范不变的有限结果，我们使用了系统场论方法，如硬热环重算和Braaten-Yuan公式。热产生的产量，去耦温度，和密度参数计算质量低于10毫电子伏的轴子。在这种情况下，当佩切-奎因尺度超过6 × 10^8 GeV时，相关的轴子数量在今天仍然可以是相对论性的，并且可以与轴子冷暗物质凝聚体共存。
2011-04-20 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Axions and Axion-like Particles
我回顾了轴子的理论动机，并提出了更新的实验状态的轴子搜索。最后，我对类轴子粒子物理学的某些方面进行了评论。
2002-09-12 hep-ph
Searches for Axionlike Particles Using Gamma-Ray Observations
类轴子粒子（ALP）是粒子物理学标准模型之外的一种常见理论预测，可以解释整个冷暗物质。这些粒子可以通过与外部电磁场中的光子混合来检测。在这里，我们提供了一个简短的审查ALP搜索，利用天体物理$γ$射线观测。我们总结了目前的界限以及未来的敏感性，并讨论了可能性，ALPs改变宇宙的$γ$射线不透明度。
2016-11-23 astro-ph.HE hep-ph
Constraining off-shell production of axion-like particles with $Zγ$ and $WW$ differential cross-section measurements
本文描述了在大型强子对撞机（LHC）上寻找低质量类轴子粒子（ALP）的过程。如果ALP是在大型强子对撞机上通过胶子-胶子融合产生的，并衰变为玻色子，那么测量到的双玻色子截面的能量依赖性将不同于标准模型的预期。由ATLAS合作测量的$WW$和$Zγ$的微分截面被解释为限制ALP耦合到$W$ -，$Z$ -玻色子和光子假设胶子-胶子-融合生产。
2021-11-26 hep-ex hep-ph
Experiments to test the hypothesis for solar and dark matter axions
本文教学性地介绍暗物质轴子与太阳轴子的直接搜寻实验，基于轴子-双光子耦合，并展望近期潜在变革性进展。
2025-07-08 hep-ex hep-ph
Resonant feedback for axion and hidden sector dark matter searches
谐振反馈电路被提出作为一种替代正常模式的导电壁腔或集总电路在搜索隐藏的扇区粒子。所提出的方法提供了几个潜在的优势，迄今为止最敏感的轴子搜索，采用腔谐振器，包括覆盖范围更广的轴子质量，同时探测许多轴子质量的能力，并消除实验麻烦的机械调谐杆机制。在概述了所提出的方法后，我们提出了一个稻草人实验配置的噪声预算。我们表明，拟议的实验有可能探测轴子质量范围2-40微电子伏特与38天的集成时间。其他现有的和提出的对隐藏扇区粒子的共振搜索也可以受益于这种检测方法。
2018-11-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Design of axion and axion dark matter searches based on ultra high Q SRF cavities
超导量子材料和系统中心正在开发对暗光子，轴子和ALP的搜索，目标是提高当前最先进的灵敏度。这些努力利用费米国家加速器在超高品质因数超导射频腔方面的专业知识，并结合该中心对量子技术的研究。在这里，我们专注于多个轴子搜索，利用~ 1 E10品质因数超导射频腔和它们的谐振模式，以提高生产和/或检测的轴子腔体体积。此外，我们提出了单模和多模非线性测量的初步结果，进行了实验可行性研究的一部分，以深入了解的行为的超高品质因数谐振器和实验RF系统在该政权的相关轴子搜索。
2022-07-22 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Chiral effects on radiation and energy loss in quark-gluon plasma
本文研究了夸克-胶子等离子体中由sphaleron跃迁产生的涌现轴子对光子产生和能量损失的影响，回顾了手性切伦科夫效应及手性反常对轫致辐射的作用。
2024-09-24 hep-ph nucl-th
Gluon-induced WW background to Higgs boson searches at the LHC
矢量玻色子对的产生是大型强子对撞机上希格斯玻色子玻色子和新物理研究的重要背景。考虑中间W玻色子的任意不变质量，我们计算了环诱导的胶子融合过程gg -> WW ->轻子。这一过程相对于夸克-反夸克湮灭的贡献率为O（α_s^2），但由于大型强子对撞机上的大胶子通量和希格斯玻色子玻色子搜索中采用的实验切割，它的重要性得到了加强。我们发现gg -> WW仅提供适度的校正（约100%）。5%），包括W-对生产截面在大型强子对撞机。然而，考虑到现实的实验削减后，胶子融合过程变得显着，并增加了在pp -> H -> WW ->轻子通道中搜索希格斯粒子的理论WW背景估计约30%。
2005-03-10 hep-ph
Axion Window on New Macroscopic Forces
本文研究如何通过新CP破坏来源或Peccei-Quinn对称性破缺机制放宽电偶极矩约束，从而显著扩展QCD轴子参数空间，为第五力检验和自旋相关力实验提供新的理论目标。
2025-01-03 hep-ph
Exotic Spin-Dependent Interaction Searches at Indiana University
轴子是一种出现在标准模型之外的各种理论中的假设粒子。它是一种轻的自旋为0的玻色子，最初被假设用来解决强CP问题，也是暗物质的有力候选者。如果轴子或类轴子粒子存在，它将介导一个P-奇和T-奇自旋相关的相互作用。我们描述了两个正在开发的实验在印第安纳大学布卢明顿寻找这样的相互作用。
2019-06-14 hep-ph
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
Modulation and diurnal variation in axionic dark matter searches
在目前的工作中，我们研究可能的时间依赖性的影响，在轴子暗物质搜索采用谐振腔。我们发现，共振的宽度，这取决于轴子均方速度在当地的框架，将显示出每年的变化，由于地球绕太阳的运动（调制）。此外，如果实验变成定向的，采用合适的谐振腔，人们预计相对于太阳的运动方向，在观察到的宽度大的不对称性。由于地球绕其轴旋转，这些不对称性将表现为观测宽度的日变化。
2015-11-26 astro-ph.GA hep-ph
Searches for axions with the EDELWEISS experiment
EDELWEISS实验的主要目的是使用锗测辐射热计直接探测WIMP。它对轴子引起的低能电子反冲也很敏感。我们提出了新的约束的EDELWEISS-II实验数据的耦合的轴子。使用高达448~kg·d的总曝光量，我们在四种涉及轴子起源和耦合的不同假设的情况下，搜索了轴子诱导的电子反冲到2.5~keV。我们对$g_{Aγ}<2.15\times 10^{-9}$ ~GeV $^{-1}$的光子在未被轴子太阳镜完全覆盖的质量范围内的耦合设定了95~\%的CL极限。我们将耦合约束到电子，$g_{Ae} < 2.59\times 10^{-11}$，类似于更间接的太阳中微子约束。最后，我们对$g_{Ae}\times g_{AN}^{\rm eff}<4.82 \times 10^{-17}$进行了限制，其中$g_{AN}^{\rm eff}$是$^{57}$ Fe的有效轴子-核子耦合。结合这些结果，我们完全排除了DFSZ轴子的质量范围$0.91\,{\rm eV}<m_A<80$ ~keV和KSVZ轴子的质量范围$5.73\,{\rm eV}<m_A<40$ ~keV。
2013-09-12 astro-ph.CO hep-ph
New bounds and future prospects for axion force searches at Penning trap experiments
本研究利用Penning阱实验探测轴子介导力，基于现有电子g因子测量给出单极-偶极轴子力的新排除极限，并提出利用电子-正电子切换方案分离轴子力效应、抑制系统误差的新思路。
2023-12-15 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
New Technologies for Axion and Dark Photon Searches
本文是一篇综述，梳理近十年轴子与暗光子这类轻弱耦合粒子的探测进展，介绍多领域技术的应用、相关理论进展，指明快速发展方向及后续探索所需的技术突破。
2024-12-11 hep-ex hep-ph
Novel cosmological bounds on thermally-produced axion-like particles
利用宇宙微波背景谱和重子声学振荡的数据，我们限制了热产生的类轴子粒子（这里是轴子）与光子和胶子的耦合。轴子具有明确的软破缺质量项，它是在早期宇宙中由轴子-光子或轴子-胶子过程热产生的，解释了该领域的最新进展。我们推导出迄今为止在$10^{-4} \lesssim m_a/{\rm eV} \lesssim 100$考虑的质量范围内最严格的轴子-胶子耦合的边界，取代了SN 1987 A的现有边界。轴子-光子耦合的界限与CAST合作的轴子质量$m_a \gtrsim 3\,$ eV的结果具有竞争力。鉴于未来CMB-S4任务的敏感性，我们对预测范围进行了评论。
2022-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Halo Axions Shift Hadron Collider $W$ Mass
Science Synergy（科学协同）
研究大型强子对撞机上CMS与CDF对W质量测量结果的差异，通过对夸克 - 反夸克湮灭产生W玻色子振幅的领头阶硬胶子修正进行原时分析，发现暗物质晕轴子耦合导致W质量测定偏移，证实超出标准模型的新现象。
2026-08-25 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
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
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
A New Flavor of Searches for Axion-Like Particles
我们提出了新的搜索在变味中性电流（FCNC）过程中产生的轴子样粒子（ALP）。这个提议利用了常被忽视的ALP与W玻色子的耦合，导致即使在没有与费米子直接耦合的情况下也能产生ALP。我们提出的在衰变如$B\rightarrow K^{(*)}a,\,a\rightarrow γγ$和$K\rightarrow πa, \,a\rightarrow γγ$中寻找共振ALP产生的方法可以大大提高ALP与标准模型粒子耦合的电流灵敏度。我们还确定了类似的约束和发现前景看不见的衰变ALP。
2017-03-01 hep-ex hep-ph
Optimizing Light-Shining-through-a-Wall Experiments for Axion and other WISP Searches
寻找与光子相互作用非常弱的新光玻色子的主要工具之一-突出的例子是轴子，轴子状粒子和额外的“隐藏”U（1）规范玻色子-是光透过墙（LSW）实验。随着这些实验的当前一代完成数据采集，是时候计划下一个并寻找最佳设置了。主要挑战是显而易见的：一方面，我们希望提高对较小耦合的灵敏度，另一方面，我们还希望增加实验灵敏的质量范围。我们的主要例子是轴子（类粒子），但我们也讨论了其他WISP（弱相互作用细长粒子），如隐藏的U（1）规范玻色子的影响。为了提高轴子对较小耦合的灵敏度，可以使用多个磁体来增加相互作用区域的长度。然而，天真地付出的代价是质量范围仅限于较小的质量。我们将讨论如何优化磁铁的排列（在磁场方向以及允许之间可能的间隙）来改善这个问题。此外，未来的实验将包括在生产和再生区域的谐振，高品质的光学腔。为了获得必要的高质量的腔，我们需要避免太高的衍射损耗。这导致对激光束的直径的最小要求，并因此对腔的孔径的最小要求。我们调查了目前可用的磁铁和未来的理想功能可以实现什么。
2010-09-24 hep-ph
Prospects for Axion Dark Matter Searches at LISA-like Interferometers
本文提出修改LISA-like干涉仪星间激光链路偏振态以探测axion暗物质诱导的双折射效应，利用Sagnac组合推导灵敏度，发现下一代空间干涉仪对$10^{-19} - 10^{-14}~\ ext{eV}$质量的axion-光子耦合具有高灵敏度。
2025-04-03 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Matter from Lepton flavor-violating Decays
本研究提出轻子味破缺耦合通过keV级类轴子粒子冻结产生暗物质的机制，该机制具备稳定性强、约束宽松等优势，可由未来X射线望远镜及高强度轻子味破缺实验检验。
2023-02-07 hep-ph
Theoretical expectations and experimental prospects for solar axions searches with crystal detectors
由于普里马科夫相干转换太阳轴子到光子通过布拉格散射在几个固态探测器的预期信号的计算，并与目前和未来的实验灵敏度进行比较。在可预见的将来，可以用晶体探测器探测出m_a>~0.03 eV的轴子窗口（目前用其他技术还达不到），以将轴子-光子耦合常数限制在日震学的最新界限之下。相反，在这种设备的灵敏度区域中的正信号将意味着重新审视针对相同范围的轴子质量导出的其他更严格的天体物理极限。
1998-10-20 astro-ph hep-ph
Horn-array haloscope for volume-efficient broadband axion searches
针对暗物质轴子搜索，提出一种采用喇叭天线阵列与反射器聚焦的量热计方案，通过增大金属板表面积提升转换功率，在太赫兹区域显著提高实验灵敏度。
2023-06-20 hep-ex hep-ph
New opportunities for axion dark matter searches in nonstandard cosmological models
我们研究了轴子暗物质生产的错位机制的情况下，具有一般的非标准宇宙学。在大爆炸核合成开始之前，宇宙的能量密度由粒子场$ϕ$控制，粒子场由一般状态方程$ω$描述。随后哈勃膨胀率的提高降低了轴子开始振荡的温度，从而打开了比标准窗口更重的轴子的可能性。这是Kination的情况，或者通常是具有$ω> 1/3$的场景的情况。然而，如果$ω< 1/3$，就像在早期物质支配的情况下，相对于标准模型，$ϕ$的衰变注入了额外的熵，以这种方式稀释了预先存在的轴子丰度，并使较轻的轴子可行。对于失准角$0.5 < θ_i < π/\sqrt{3}$，通常的轴子窗口在早期物质支配的情况下扩展到$4 \times 10^{-9}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV，或者在动能化的情况下扩展到$2 \times 10^{-6}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 10^{-2}$ eV。有趣的是，在这样一个更宽的范围内耦合轴子光子可以探测到下一代实验，如ABRACADABRA，KLASH，ADMX，MADMAX和ORGAN。因此，对轴子暗物质的研究可能为探索宇宙大爆炸核合成之前的历史提供了一种独特的工具。
2021-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Mixing and the Axion-Gluon Vertex
我们提出了详细的参数和计算，以支持我们最近的建议，以确定在解决强CP问题与Majoron，（伪）戈德斯通玻色子的轻子数对称性自发破缺的轴子。在低能量下，伴随的$U(1)_L$通过电弱宇称破缺和中微子调解，变得与轴向Peccei-Quinn对称性（与强相互作用有关）无法区分。然后，完全可计算的已知SM参数和马约拉纳质量尺度的轴子耦合。这些耦合的确定涉及到某些三环图，其中UV有限中微子三角形取代了通常的三角形异常。因此，我们的建议的一个主要的新颖之处是解决强CP问题的非本地项，产生一个异常项的IR限制。
2012-10-12 hep-ph hep-th
Parametrics of electromagnetic searches for axion dark matter
轻的轴子状粒子出现在许多超越标准模型物理学的理论中，并且可能构成宇宙的部分或全部暗物质。它们可以耦合到标准模型的方法之一是通过电磁$F_{μν} \tilde F^{μν}$门户，并且有一个广泛的实验计划，涵盖了几十年的质量范围，旨在通过这种耦合寻找轴子暗物质。在本文中，我们推导出限制的吸收功率，耦合灵敏度，广泛的一类这样的搜索。我们发现，标准的技术，如谐振腔和介质haloscope，可以实现O（1）-最优的轴质量平均信号功率，对于给定的体积和磁场。对于低质量（频率$\ll$ GHz）轴子，使用静态背景磁场的实验通常具有抑制的灵敏度-我们讨论了这种限制的物理学，并提出实验方法来避免它，如微波上转换实验。我们也评论其他形式的暗物质，包括暗光子的检测，以及相对论性隐藏扇区粒子的检测。
2021-04-02 hep-ex hep-ph
Axion-Gauge Coupling Quantization with a Twist
本文研究了在最小规范群下QCD轴子与光子和胶子耦合的量子化条件，发现光子耦合的分数部分由胶子耦合决定，并在$E/N=8/3$时取得最小轴子-光子振幅，为相关实验提供了新动机。
2023-09-07 hep-ph hep-th
X-ray Searches for Axions from Super Star Clusters
轴子可能在恒星核心内大量产生，然后在银河系磁场中转化为可观测的X射线。我们专注于五重和Westerlund 1超级星团，其中拥有大量的热，年轻的恒星，包括沃尔夫-拉叶星，这些恒星通过轴子-光子耦合有效地产生轴子。我们使用银河系磁场模型来计算预期的X射线通量从这些集群发射的轴子本地。然后，我们将轴子模型预测与档案核光谱望远镜阵列（NuSTAR）从10 - 80千电子伏的数据相结合，寻找轴子的证据。我们没有发现有意义的证据，轴子和约束质量$m_a \lesssim 5 \times 10^{-11}$ eV的轴子-光子耦合$g_{aγγ} \lesssim 3.6 \times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$在95\%的置信度。
2021-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Searches for ultralight vector and axion dark matter with KAGRA
本研究提出用激光干涉引力波探测器搜寻超轻矢量与轴子暗物质，综述了日本KAGRA探测器的相关进展，含2020年首次矢量暗物质搜寻及2025年观测运行的轴子搜寻偏振光学装置安装计划。
2025-01-16 astro-ph.IM hep-ph physics.optics
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
Time-Domain Axion Searches with Magnetic White Dwarfs
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
研究利用磁白矮星进行时域轴子搜索，开发可控背景简并框架，通过TESS观测PG~1015+014，发现高次谐波恒星变化性是主要简并因素，获得亚微电子伏特轴子限制并推导其他磁白矮星目标排名估计。
2026-07-22 astro-ph.HE hep-ph
High-Intensity Probes of Axion-Like Particles
随着强度的不断增加，现代激光系统可以成为寻找轴子和类轴子粒子的有价值的工具。由于轴子搜索的传统设置不能容易地适应高强度激光系统的使用，我们提出了一种新的，纯粹基于激光的设置，其中频率偏移的发生是轴子-光子相互作用的可观察到的。
2010-10-29 hep-ph
