Search for solar axions with CsI(Tl) crystal detectors
介绍了在阳阳地下实验室进行的韩国隐形质量搜索（KIMS）实验对太阳轴子的搜索结果。太阳轴子通过CsI（Tl）晶体中的轴电效应转化为电子，将产生低能电子反冲事件。使用来自34，596 $\rm kg \cdot days$的曝光的数据，我们设定了一个90%置信水平的上限，对轴子质量小于1 keV/ $\rm c^2$的$1.39 \times 10^{-11}$的轴子-电子耦合$g_{ae}$。这个极限低于太阳中微子的间接束缚，并且完全排除了DFSZ和KSVZ模型中分别重于0.48 eV/ $\rm c^2$和140.9 eV/ $\rm c^2$的QCD轴子。
2016-05-23 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
First indirect detection constraints on axions in the Solar basin
质量为keV量级的轴子可以在太阳核心内大量产生。大多数太阳产生的轴子逃逸到无穷远，但一小部分通量是以低于逃逸速度的速度产生的。随着时间的推移，这个过程会形成一个盆地，里面充满了被困在束缚轨道上的缓慢移动的轴子。这些轴子可以衰变为两个光子，产生可观察到的信号。我们把第一个限制这个太阳盆地的轴子使用最近的静止太阳观测NuSTAR X射线望远镜。我们比较了三种不同的方法来设置约束，并获得世界领先的限制与质量在5和30千电子伏之间的轴子，在某些情况下，提高恒星冷却边界的数量级以上的耦合。
2022-05-11 astro-ph.SR hep-ph
Axions as a probe of solar metals
如果轴子或类轴子粒子存在并被探测到，它们不仅将扩展粒子物理学的标准模型，而且将开辟一条探索其来源的新途径。轴子日视镜的目的是探测在太阳核心产生的轴子。它们的光谱包含了关于太阳内部的信息，原则上可以帮助解决高金属量和低金属量太阳模型之间的冲突。使用计划中的国际轴子天文台（IAXO）作为一个例子，我们表明，太阳望远镜可以测量的强度所造成的较重元素的存在下，具有良好的精度特征发射峰。为了从这些信息中明确地确定元素丰度，需要改进太阳等离子体内部原子状态的建模。
2020-01-24 astro-ph.SR hep-ph
Search for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung using the resonant absorption and axioelectric effect
研究了太阳康普顿和韧致辐射轴子在$^{169}$ Tm核上的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\rightarrow ^{169}$ Tm $^*$ $\rightarrow ^{169}$ Tm $+ γ$（8.41 keV）。此外，在硅原子的轴电效应寻求。使用放置在低背景设置中的Si（Li）探测器来检测轴子。由此得到了一个新的与轴子-电子和轴子-核子耦合约束无关的模型：$g_{Ae}\times|g^0_{AN}+ g^3_{AN}|\leq 2.1\times10^{-14}$和轴子-电子耦合常数：$|g_{Ae}| \leq 2.2\times 10^{-10}$。这些极限分别导致DFSZ和KSVZ模型中轴子质量的界限为$m_{A}\leq$ 7.9 eV和$m_{A}\leq$ 1.3 keV（$90\%$ C.L.）。
2013-12-01 astro-ph.SR 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
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
Quantifying uncertainties in the solar axion flux and their impact on determining axion model parameters
本文回顾了太阳轴子通量计算，开发了代码量化太阳模型带来的系统与统计不确定性，并研究了在考虑这些不确定性的情况下，即将建成的 IAXO 望远镜区分 KSVZ 轴子模型及解决太阳丰度问题的能力。
2021-09-08 astro-ph.SR hep-ph
Search for Solar Axions Produced in the $p + d \rightarrow\rm{^3He}+ A$ Reaction
在$p+d\rightarrow \rm{^3He}+γ(5.5 \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收的搜索进行了两个BGO探测器放置在一个低背景设置。得到了一个与模型无关的轴子-光子和轴子-核子耦合极限：$|g_{Ae}\times g_{AN}| \leq 3.2\times 10^{-9} (m_A=0)$ .轴子-电子耦合常数的约束条件，获得了在$(0.1-1.0)$ MeV范围内的质量的轴子：$g_{Ae}\leq (1.8-9.0)\times 10^{-7}$。对于质量为$m_A > 2m_e$的轴子，测定了来自$A\rightarrow e^-+e^+$衰变的太阳正电子通量。利用现有的行星际正电子通量的实验数据，得到了质量在$(1.2-5.4)$ MeV范围内的轴子的一个新的轴子-电子耦合常数约束：$g_{Ae} \leq (1-5)\times 10^{-17}$ .
2010-07-20 hep-ex hep-ph
A comprehensive calculation of the Primakoff process and the solar axion flux
本文全面计算了Primakoff过程，重点处理大质量轴子情形，并给出适用于高达几十keV质量范围的太阳轴子通量最新参数化结果，代码已公开。
2024-06-17 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Search for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung using axioelectric effect
本文研究了硅原子中由于韧致辐射和康普顿过程而产生的轴子的轴电效应。使用放置在低背景设置中的Si（Li）检测器检测轴子。其结果是，一个模型无关的约束的轴子-电子耦合常数$|g_{Ae}| \leq 2.2\times 10^{-10}$已获得，这导致界限$m_{A}\leq$ 7.9 eV和$m_{A}\leq$ 1.4 keV的DFSZ和KSVZ模型中的轴子的质量，分别（90% C. L.）。
2013-03-28 hep-ex hep-ph
Telling Solar Neutrinos from Solar Axions When You Can't Shut Off the Sun
XENON1 T实验最近报告了低电子反冲能量下的过量事件，这可能是由于探测器内太阳中微子通过大中微子磁矩的相互作用。我们指出，$^{51}$ Cr中微子源放置在靠近探测器可以直接测试这一假设。
2020-06-29 hep-ex hep-ph nucl-ex
Minimal Composite Dynamics versus Axion Origin of the Diphoton excess
ATLAS和CMS观察偏离预期的背景在双光子不变质量搜索的新的共振约750 GeV。我们表明，一个简单的实现方面的一个新的赝标态可以容纳的意见。该模型导致可以很快观察到的进一步足迹。这个新态既可以解释为一个轴子，也可以解释为一个由动态电弱对称破缺的极小模型产生的{高度自然}复合态。我们将进一步展示如何理清这两种情况。除了可能的解释的双光子过剩的结果表明，它是可以直接测试和约束复合动力学通过其独特的拓扑部门产生的过程。
2016-01-29 hep-ex hep-lat hep-ph
Constraint on solar axions from seismic solar models
本文根据新的太阳模型（地震太阳模型）和最近的太阳中微子观测资料（Super-Kamiokande和Sudbury中微子天文台（SNO）），重新研究了轴子与双光子耦合的理论极限$g_{aγγ}$.从理论预期的中微子流量和测量的中微子流量的比较，我们设置了一个极限$g_{aγγ} < 4.0\times 10^{-10} ~\mathrm{GeV} ^{-1}$。这个极限是基于一个新的程序是约3倍的改进，以前的理论极限和更严格的限制比太阳轴子实验。因此，这个极限是对太阳轴子最严格的极限。
2001-12-02 hep-ph
A proposal to search for a monochromatic component of solar axions using $^{57}$Fe
本文提出了一个新的实验方案来寻找几乎单色的太阳轴子，它的存在迄今还没有被讨论过。当太阳中热激发的$^{57}$ Fe弛豫到其基态时，就会产生轴子，并且可以在实验室中通过相同核素的共振激发来检测。详细的计算表明，激发速率高达10个事件/天/kg- $^{57}$ Fe。可以使用测辐射热计或液体蒸发器有效地检测激励。
1995-04-18 hep-ex hep-ph
Soft X-ray Excess in the Coma Cluster from a Cosmic Axion Background
我们发现后发座星系团中的软X射线过剩可以用相对论性轴子在星系团磁场中转化为光子的宇宙背景来解释。我们提供了一个详细的自我包含的审查集群软X射线过剩，提出的天体物理学解释和他们面临的问题，并解释了如何0.1-1千电子伏的轴子背景自然出现在许多弦论模型的早期宇宙再加热。我们研究了软过剩的形态通过随机的，多尺度的磁场模型，是一致的观察法拉第旋转措施从昏迷数值传播轴子。通过与ROSAT观测的0.2-0.4 keV软过剩相比较，我们发现对于$g_{aγγ} \sim 2 \times 10^{-13}$ GeV $^{-1}$，总的过剩光度很容易再现。所得形态对磁场功率谱高度敏感。对于高斯磁场模型，所观察到的软过剩形态更喜欢磁场谱与最大功率的相干长度上的${\cal O}(3 {\rm ~kpc})$尺度上的那些与最大功率的${\cal O}(12 {\rm ~kpc})$尺度。在这种情况下，我们绑定的平均能量的轴子背景的$50\, {\rm eV}\lesssim \langle E_a \rangle \lesssim 250\, {\rm eV}$，轴子质量的$m_a \lesssim 10^{-12}\,\hbox{eV}$，并推导出一个较低的边界上的轴子光子耦合$g_{aγγ} \gtrsim \sqrt{0.5/ΔN_{\rm eff}}\, 1.4 \times 10^{-13…
2013-12-13 astro-ph.HE hep-ph
Solar axion flux from the axion-electron coupling
在非强子轴子模型中，轴子与电子在树能级上耦合，太阳轴子通量完全由ABC反应（原子复合和去激发，韧致辐射和康普顿）控制。本文利用轴子和光子发射截面之间的关系，从现有的单色光子辐射不透明度（OP，LEDCOP和OPAS）库中计算ABC通量。由于原子复合（自由束缚电子跃迁）和去激发（束缚-束缚），这些结果比以前的估计值大约30%，而以前没有考虑到这一点。
2013-10-02 hep-ph
Search for Solar Axions Produced by Primakoff Conversion Using Resonant Absorption by $^{169}$Tm Nuclei
研究了$^{169}$ Tm核对Primakoff太阳轴子的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\to ^{169}$ Tm $^*$ $\to ^{169}$ Tm $ + γ$（8.41 keV）。为此目的，使用Si（Li）检测器和置于低背景设置内的$^{169}$ Tm靶。结果得到了一个新的轴子-光子耦合和轴子质量的限制条件：$g_{Aγ}({GeV}^{-1})\cdot m_A(eV)\leq1.36\cdot10^{-5}$（90% c.l.）。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子质量的上限-- $m_A\leq$ 191 eV（90% c. l）。
2009-04-22 hep-ex hep-ph
The KSVZ Axion and Pseudo-Nambu-Goldstone Boson Models for the XENON1T Excess
XENON 1 T的过剩可以用质量约为2.5 keV的类轴子粒子（ALP）暗物质来解释。然而，有三个问题需要解决：抑制ALP与光子之间的耦合$g_{aγ}$，以及在ALP与电子之间产生适当的耦合$g_{ae}$以及正确的ALP质量。我们提出了三种模型来解决这些问题。在我们的模型中，$g_{ae}$耦合是由类矢量轻子积分产生的，正确的ALP质量来自高维算符。在KSVZ轴子模型中，通过选择合适的类矢量费米子组，可以抑制耦合$g_{aγ}$，但我们需要一些微调来获得ALP质量。类似地，我们可以研究DFSZ轴子模型。在具有近似赝南布-戈德斯通玻色子（PNGB）的$Z_8$和$ U(1)_X$模型中，由于$SU(3)_C \times U(1)_{\rm EM}$无反常，耦合$g_{aγ}$被抑制.在$Z_8$模型中，PNGB质量可以通过8维算子在keV尺度下自然生成。为了解决$ Z_8$模型中的PNGB质量问题，我们将其嵌入到具有$ U(1)_X$规范对称性的模型中。
2020-07-02 hep-ex hep-ph
Detecting solar axions using Earth's magnetic field
我们表明，太阳轴子转换为光子在地球的磁层可以产生的x射线通量，平均能量\sim 4千电子伏，这是可测量的黑暗面的地球。地球磁场的小被一个大的磁化体积所补偿。对于质量小于10^{-4} eV的轴子，一个有效面积为10^4 cm ^2的低地球轨道X射线探测器指向太阳核心，可以在一年内探测到10^{-11} GeV^{-1}的光子-轴子耦合。因此，这种新方法的灵敏度将超过目前实验室限制的数量级。
2005-10-20 astro-ph hep-ex hep-ph
ISAI: Investigating Solar Axion by Iron-57
轴子的存在性是强CP问题的唯一解，而轴子是暗物质最有希望的候选者之一。铁-57（ISAI）正在准备作为补充的桌面实验，以确认太阳轴子情景。探测与轴子-核子耦合有关的核跃迁的X射线辐射是一种领先的方法。ISAI使用最先进的像素化硅探测器（称为XRPIX）在极低的背景环境下搜索来自57 Fe第一激发态的单色14.4 keV X射线。我们强调科学目标，实验设计和ISAI的最新状态。
2022-12-28 astro-ph.GA astro-ph.IM hep-ph
Search for Resonant Absorption of Solar Axions Emitted in M1 Transition in $^{57}$Fe Nuclei
研究了14.4keV太阳轴子在$^{57}$ Fe靶上的共振吸收。放置在低本底装置内的Si（Li）探测器用于探测14.4 keV核能级去激发中出现的$γ$ -量子：$A+\rm{^{57}Fe} \to \rm{^{57}Fe^{*}} \to \rm{^{57}Fe} + γ$。得到了强子轴子质量的新上限：$m_{A} \leq 151$ eV（90% C. L.）（$S$ =0.5，$z$ =0.56）。
2009-06-01 hep-ex hep-ph
Axion Emission Can Explain a New Hard $X$-ray Excess from Nearby Isolated Neutron Stars
轴子可能在中子星（NS）的核心内产生，由于它们与物质的微弱相互作用而逃离恒星，随后在恒星周围的磁场中转化为X射线。我们表明，最近发现的过量的硬X射线发射在2 - 8千电子伏的能量范围内，从附近的宏伟的七个孤立的NS可以解释这种发射机制。这些NS是独特的，因为它们以前被预期仅在约100 eV的温度下从热表面发射产生UV和软X射线带中的可观察通量。目前还没有传统的天体物理学对壮丽七硬X射线过剩的解释。我们表明，硬X射线过剩可以一致地解释为一个轴子状粒子的质量$m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV和$g_{aγγ} \times g_{ann} \in (2 \times 10^{-21}, 10^{-18})$ GeV $^{-1}$在95\%的置信度，占统计和理论的不确定性，其中$g_{aγγ}$（$g_{ann}$）是轴子光子（轴子中子）耦合常数。
2021-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Helioseismological constraint on solar axion emission
日震声速剖面严格限制了标准太阳模型的可能偏差，使我们能够推导出普里马科夫轴子发射对异常太阳能损失的新限制。对于轴子-光子耦合的$g_{aγ} < 5 x 10^(-10) GeV^(-1)$，太阳模型几乎与标准情况无法区分，而$g_{aγ} > 10 x 10^(-10) GeV^(-1)$可能被排除在外，对应的轴子光度约为$0.20 L_(sun)$。这个对$g_{aγ}$的限制比众所周知的球状星团限制要弱得多，但比以前的太阳极限要严格3倍。我们的结果主要是大量的当前或拟议的搜索实验太阳轴子的兴趣，因为我们的限制定义的最大g_{aγ} $，它是自洽的使用标准的太阳能模型来计算轴子光度。
1998-12-03 astro-ph hep-ph
CAST: A search for solar axions at CERN
欧洲核子研究中心的新轴子太阳望远镜在2002年9月开始收集数据：CAST（欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜）使用退役的LHC偶极磁铁将假定的太阳轴子或类轴子粒子转换为可检测的光子。前所未有的偶极磁体强度和长度（9.5 T，10 m）导致了对这些粒子的预测灵敏度首次超过了天体物理学的限制，增加了发现的机会。X射线聚焦光学器件和最先进的探测器技术的使用使得地面实验的背景极低。简要的现状报告，重点是跟踪和控制系统和未来可能的扩展。
2003-04-15 astro-ph hep-ex hep-ph
Theory of magnetic flux tubes in strong fields and the phenomenon of dark matter axions identical to solar axions
本文从速跃层到太阳表面，发展了B~ 10 ^7 G的几乎空锚定磁通量管（MFT）理论的一般规律。该理论的主要结果是在速度跃层附近的MFT内形成太阳轴子和磁O环。在这个磁O-环（基于柯尔莫哥洛夫湍流级联）中，轴子被转换为光子，在速跃层附近产生轴子源光子。另一方面，来自辐射区的高能光子通过O环中的轴子-光子振荡在黑子下产生光子起源的轴子。这意味着在如此强的磁场下，MFT的Parker-Biermann冷却效应由于Parker对流热传输的“消失”而发展，并且因此，磁管的下部的温度借助于在速跃层附近的光子起源的轴子而发展。结果，轴子起源的光子从速跃层到光球层打开了一条自由路径！我们表明，从辐射区通过的高能光子变成轴子，这几乎完全消除了几乎空的MFT的辐射加热。来自辐射区的一定通量的光子通过速跃层，借助于对流加热穿过强磁管的“环”。它允许确定速度和寿命的MFT重联之前，从速跃层到太阳表面，以及速度跃层附近的MFT重联率。最后，我们表明，太阳黑子周期的形成是暗物质-太阳轴子在太阳核心的表现，其调制控制的11年调制的非对称暗物质密度在太阳内部。
2022-03-13 astro-ph.SR 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
Cosmic infrared background excess from axion-like particles and implications for multi-messenger observations of blazars
CIBER实验中在0.8-1.7 $μ\rm{m}$处的漫射背景光谱的首次测量显示，与理论预期的光谱相比，宇宙红外背景辐射（CIB）明显过量。我们重新审视的假设，类轴子粒子（ALP）的衰变可以解释这种过剩，扩展以前的分析的情况下，一个温暖的遗物人口。我们表明，这样的情况是不排除各向异性测量，也不是恒星冷却参数。此外，我们发现，增加的河外背景光（EBL）并不矛盾的观测耀变体光谱。此外，EBL的增加衰减的扩散TeV的伽马射线通量和探测到的中微子和伽马射线通量之间的紧张局势。
2019-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Axion helioscopes as solar magnetometers
轴子太阳望远镜通过在指向太阳的强实验室磁体中进行逆普里马科夫转换来搜索太阳轴子和类轴子粒子。预计太阳轴子的检测，我们确定计划的下一代日光镜，国际轴子天文台（IAO），测量或限制太阳磁场的潜力。要做到这一点，我们认为以前被忽视的组件的太阳轴子通量在亚千电子伏的能量所产生的纵向等离子体激元的转换。这种通量敏感地依赖于太阳的磁场分布，较低的能量对应于在较大的太阳半径处转换为光子的轴子。如果最终安装在IAXO上的探测器技术具有优于200 eV的能量分辨率，那么太阳轴子可能成为比太阳核心磁场中的中微子更强大的信使。对于能量分辨率优于10 eV的太阳，IAO可以进入太阳内部的70%，并开始将场限制在速跃层：辐射区和对流区之间的边界。来自环形磁场的纵向等离子体激元通量还具有额外的2%的几何调制效应，其可用于测量磁场的角度依赖性。
2020-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Production of axion-like particles from photon conversions in large-scale solar magnetic fields
太阳是类轴子粒子（axion like particles，ALPs）的天体物理来源，主要通过Primakoff过程产生。此外，在太阳中存在大规模的磁场，通过热光子的相干转换催化额外的ALP产生。我们研究这种贡献的太阳ALP发射率，通常被忽略在以前的调查。此外，我们讨论了额外的限制ALP光子耦合的能量损失的参数，以及在未来的日光镜和暗物质实验的检测前景，这个新的ALP流量。
2020-12-29 astro-ph.SR hep-ph
Estimating the flux of the 14.4 keV solar axions
本文计算了太阳中$^{57}$ Fe的M1型核跃迁发射的14.4keV单能轴子的期望通量。这些轴子可以被检测到，例如，通过在单晶TeO $_2$测辐射热计中的逆相干Bragg-Primakoff转换。这种计算的成分是i）轴子核子耦合，估计在几个流行的轴子模型和ii）核自旋矩阵元素，涉及现实的壳模型计算与质子和中子激发。为了便于实验，我们还计算了涉及轴子和光子发射的分支比
2017-12-26 hep-ph
New solar X-ray constraints on keV Axion-Like Particles
本研究利用太阳引力场中类轴子粒子衰变对太阳X射线流量的贡献，结合光子聚合产生机制与康普顿吸收效应，提升了keV量级ALPs参数空间的约束精度，明确了不同耦合参数对约束结果的主导作用。
2023-06-19 astro-ph.SR hep-ph
Weighing the Solar Axion
轴子太阳望远镜通过在指向太阳的强实验室磁体中进行逆普里马科夫转换来搜索太阳轴子和类轴子粒子。虽然太阳镜总是可以测量轴子与光子的耦合，但转换信号与小于0.02 eV的轴子的质量无关。另一方面，由于轴子-光子振荡破坏了沿磁体的转换的相干性，高于该值的质量具有被抑制的信号。然而，这两个制度之间的轴子转换信号中存在的光谱振荡是高度依赖于轴子质量。我们表明，这些振荡是可观察到的现实的能量分辨率，并可用于确定轴子质量的百分比水平的精度。使用即将到来的日光镜IAXO的预测，我们表明，$>3σ$敏感性的非零轴子质量之间的$3 \times 10^{-3}$和$10^{-1}$ eV的Primakoff和轴子电子太阳通量是可能的。
2019-02-20 astro-ph.CO hep-ph
New limit on the mass of 9.4-keV solar axions emitted in an M1 transition in $^{83}$Kr nuclei
利用安装在巴克桑中微子天文台低本底装置内的正比计数器，对$^{83}\rm{Kr}$核对太阳轴子的共振吸收进行了研究。得到的等截面和等矢量轴-核子耦合$|g_3-g_0|\leq 1.69\times 10^{-6}$的模型独立上限，使我们能够设定强子轴质量的新上限为$m_{A}\leq 130$ eV（95\%C. L.）通常接受的值为$S$ =0.5和$z$ =0.56。
2015-01-13 hep-ex hep-ph
Search for high energy 5.5 MeV solar axions with the complete Borexino dataset
本研究利用Borexino探测器完整数据集搜寻5.5 MeV太阳轴子，考虑多种相互作用过程，得到轴子相关耦合的模型无关限制，排除新参数区域并对两类轴子模型给出约束。
2025-10-22 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Dark Matter through the Axion Portal
受PAMELA和ATIC/PPB-BETS观测到的银河系正电子过剩的启发，我们提出暗物质是一种TeV尺度的粒子，它湮灭成赝标量“轴子”。“正电子过剩和反质子或伽马射线过剩的缺乏限制了轴子质量和分支比。在最简单的实现中，轴子与佩西-奎因对称性相关联，在这种情况下，它的质量约为360-800 MeV，并衰变为μ子。我们提出了一个简单的和预测的超对称模型实现这种情况下，希格斯诺和暗物质获得质量从同一来源的TeV尺度的自发对称性破缺。
2008-11-07 astro-ph hep-ph hep-th
Searches for axioelectric effect of solar axions with BGO-scintillator and BGO-bolometer detectors
用BGO探测器对$p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收进行了研究。得到了一个与模型无关的关于轴子-核子$g_{AN}^3$和轴子-电子$g_{Ae}$耦合常数乘积的极限：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$（90% C. L.）
2015-01-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Inverse Primakoff Scattering as a Probe of Solar Axions at Liquid Xenon Direct Detection Experiments
我们表明，XENON 1 T和未来的液体氙（LCED）直接检测实验是敏感的轴子通过标准的$g_{aγ}aF\tilde{F}$运营商由于逆Primakoff散射。这个以前被忽略的通道显著地提高了对轴子-光子耦合的灵敏度，对于质量高达keV的轴子，其范围延伸到$g_{aγ} \sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$，从而延伸到更重的QCD轴子模型的区域。这一结果修改了解释XENON 1 T过剩所需的耦合太阳轴子，打开了一个大区域的$g_{aγ}$ - $m_a$参数空间，这是不排除的CAST日光镜实验和减少与天体物理约束的紧张局势。我们探讨了太阳轴子的灵敏度，未来几代的LREX探测器，可以超过未来的日光镜实验，如IAXO，参数空间的一个大区域。
2021-03-01 hep-ph
New limits on the resonant absorption of solar axions obtained with a $^{169}$Tm-containing cryogenic detector
研究了$^{169}$ Tm核对太阳轴子的共振吸收。使用了一种新开发的方法，该方法涉及基于Tm $_3$ Al $_5$ O $_{12}$晶体的低本底低温测辐射热计，与以前的基于$^{169}$ Tm的实验相比，该方法允许显著提高灵敏度。在$6.6$天暴露期间用$8.18$ g晶体进行的测量产生了以下轴子耦合限值：$|g_{Aγ} (g_{AN}^0 + g_{AN}^3) \leq 1.44 \times 10^{-14}$ GeV $^{-1}$和$|g_{Ae} (g_{AN}^0 + g_{AN}^3) \leq 2.81 \times 10^{-16}$。
2020-04-17 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Recent results of search for solar axions using resonant absorption by $^{83}$Kr nuclei
利用安装在巴克桑中微子天文台低本底装置内的正比计数器，对$^{83}\rm{Kr}$核对太阳轴子的共振吸收进行了研究。得到的等截面和等矢量轴-核子耦合$|g_3-g_0|\leq 8.4\times 10^{-7}$的模型独立上限，使我们能够设定强子轴质量的新上限为$m_{A}\leq 65$ eV（95\%C. L.）通常接受的值为$S$ =0.5和$z$ =0.56。
2017-11-09 hep-ex hep-ph nucl-ex
Testing selectively enhanced QCD axions couplings as an explanation of the RX J1856.5-3754 hard X-ray excess
Birla Institute of Technology and Science - Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）；Birla Institute of Technology and Science Pilani, K. K. Birla Goa Campus（比拉理工学院皮拉尼分校K.K.比尔拉果阿校区）
研究利用 QCD 轴子转换光子解释壮丽七颗中子星之一的硬 X 射线数据，采用核子 - 核子轫致辐射及库珀对破坏与形成过程，对比常用模型，发现微电子伏特尺度增强模型更吻合数据，可解释 2 - 8 千电子伏特硬 X 射线发射。
2026-07-28 astro-ph.HE hep-ph
Solar axions in large extra dimensions
轴子可以作为额外维度的探测器。在大的额外维中，除了QCD轴子之外，人们还得到了一个无限大的卡鲁扎-克莱因（KK）态。我们描述了通过轴子-光子耦合$g_{aγγ}$在太阳中产生KK轴子的过程，并推导出被捕获到太阳引力场中然后在宇宙时间内积累的KK轴子的数密度。态的大量多样性，以及它们在keV范围内的质量，深刻地改变了轴子的现象学。这种情况下，我们提出存在的KK轴子作为解释的非热分布的太阳X射线。在这项工作中，我们特别关注的天体物理学和宇宙学的界限，适用于该模型。特别是，我们展示了如何KK轴子可能逃脱EBL限制，限制标准的ALP在相同的质量范围。目前的搜索KK轴子利用衰变通道，$a\rightarrowγγ$，我们修改的事件率，我们的价值在于数量级低于通常引用的文献中的速率。这一重大结论源于最近对安静太阳亮度的测量，太阳的亮度充当了不可约的极限。修订后的模型仍然是一个可行的和有吸引力的解释多天体物理观测，我们提出了几种方法来寻找太阳KK轴子在不久的将来。
2021-09-26 astro-ph.HE hep-ph
Feasibility Study for Measuring Geomagnetic Conversion of Solar Axions to X-rays in Low Earth Orbits
我们提出了一个详细的计算的预期率的太阳轴子的地磁转换为X射线（GECOSAX）沿轨道的X射线卫星。我们使用真实的卫星轨道和传播时间。一个现实的地球磁场，它正确地占其空间不均匀性模型，使用。我们还考虑了地球大气对X射线传播的影响，计算了轴子-光子转换概率。为了估计轴子-光子耦合g_{aγ}可能的灵敏度，我们使用SUZAKU卫星对预期背景的实际测量。假设探测器面积为10^3 cm ^2，数据约为10^6 s，我们证明，对于质量m_a<10^{-4} eV的轴子，从GECOSAX得到的2 σ极限g_{aγ} <（4.7-6.6）乘以10 ^{-11} GeV^{-1}是可以实现的。这显著超过了当前实验室对g_{aγ}的敏感性。
2009-03-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Searching for solar axions using data from the Sudbury Neutrino Observatory
我们探索了一种新的检测太阳轴子的可能性，它只依赖于他们的耦合到核子，通过轴子诱导的氘核分解成它们的组成中子和质子。这个过程的一个合适的目标是现在已经结束的萨德伯里中微子天文台（SNO）实验，该实验依赖于大量的重水来解决太阳中微子问题。从完整的SNO数据集，我们排除了在95% C. L的$|g^3_{aN}|\equiv\frac{1}{2}|g_{an}-g_{ap}|>2\times10^{-5}$ GeV ${}^{-1}$在模型独立的时尚等矢量轴核子耦合。亚兆电子伏的轴子质量，涵盖以前未探索的区域的轴子参数空间。在$g_{an}$和$g_{ap}$之间没有精确抵消的情况下，这个结果也超过了其他实验室实验的可比约束，并且排除了由于轴子捕获而使SN 1987 A和中子星冷却的天体物理约束不适用的参数空间区域。
2021-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Axion Helioscopes as Solar Thermometers
本研究提出利用未来轴子太阳望远镜IAXO，通过反演太阳轴子像以无模型依赖方式重建太阳温度剖面，精度可达10%以内，并讨论了德拜标度反演的局限及该方法的优势与扩展方向。
2023-10-06 astro-ph.SR hep-ph
CERN Axion Solar Telescope as a probe of large extra dimensions
我们探讨了欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）的潜在测试存在的大额外的维度。CAST实验最初是为了寻找太阳轴子而提出的，其灵敏度应该提供轴子-光子耦合的极限g_{aγγ} <5 × 10 ^{-11} GeV^{-1}甚至更低。对耦合常数的预期限制比当前实验结果严格十倍。这个界限第一次超出了天体物理学考虑所规定的界限。作为一个调谐实验，计划探索轴子质量区域高达约1 eV，CAST也将对卡鲁扎-克莱因大质量态的存在敏感。因此，至少在两个压强下探测到X射线可能是大额外维度的特征。根据这个要求，我们发现CAST可以测试（两个）大的额外维度，如果m_{PQ} <1/（2 R），则（共同）紧致化半径R低至约250 nm，如果1/（2 R）< m_{PQ}，则低至约370 nm，其中m_{PQ}是Peccei-Quinn质量。
2004-04-14 astro-ph hep-ex hep-ph
Systematics in the XENON1T data: the 15-keV anti-axion
XENON 1 T合作在他们的科学运行1数据中发现了超过7 keV的电子反冲事件，其光谱形状与太阳轴子诱导信号的预期一致。太阳-轴子模型相对于零假设的统计显著性为3.5 $σ$。在这项工作中，我们提供的证据错误的电子反冲数据，可能会降低局部意义的轴子模型低至$p \approx 0.1$。为了得出这一结论，我们寻找一个信号与太阳轴子模型的光谱模板，但转移到更高的（非物理）能量以上~7千电子伏。我们发现，从这个边带分析中发现的显著性分布不遵循预期的卡方分布，这使我们能够量化错误建模可能影响能量低于~7 keV的数据解释的程度。例如，我们发现，当太阳轴子模型的能量向上移动~15 keV并允许负归一化时，数据的拟合更显着。
2020-06-29 hep-ex hep-ph
Solar axions from nuclear transitions
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究所）；Indian Institute of Technology (BHU)（印度理工学院（贝拿勒斯））
利用印度月船二号X射线监测仪观测的宁静太阳软X射线数据，研究通过$^{57}$Fe和$^{83}$Kr的M1核跃迁产生的14.4 keV和9.4 keV太阳轴子及类轴子粒子的探测可能性，发现Fe对轴子-核子耦合和轴子-光子耦合的限制比Kr强一个数量级以上。
2026-11-03 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Searching for Earth/Solar Axion Halos
我们讨论了目前和不久的将来的轴子暗物质实验的轴子或类轴子粒子的引力束缚到地球或太阳的光环的敏感性。这种晕的存在，假设他们形成，呈现出显着的增益在轴子搜索的灵敏度，同时满足所有目前的实验界限。这些光环的结构和相干特性也意味着新的信号，这可能取决于纬度或方向的检测器。我们通过分析几种不同类型的轴子暗物质实验的灵敏度来证明这一点。
2021-01-27 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Limits on Axion Couplings from the first 80-day data of PandaX-II Experiment
利用中国锦屏地下实验室PandaX-II实验获得的第一批低本底数据，对太阳轴子和银河系类轴子暗物质粒子进行了新的探索，总曝光量约为$2.7\times 10^4$ kg $\cdot$ d.目前还没有发现太阳轴子或星系轴子类暗物质粒子候选者。在90%的置信水平下，从$10^{-5}$到1 keV/ $c^2$的质量范围内，由太阳通量得到的轴子-电子耦合（$g_{Ae}$）的上限约为$4.35 \times 10^{-12}$，与最近的LUX结果相似.我们还报告了一个新的最佳限制从$^{57}$铁去激发。另一方面，银河系轴子的上限是$10^{-13}$的数量级，质量范围从1 keV/ $c^2$到10 keV/ $c^2$，置信水平为90%，与LUX相比略有改善。
2017-10-03 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Solar axions as an energy source and modulator of the Earth magnetic field
我们表明，太阳速度跃层（对流区底部）磁场环向分量的时间变化与地球磁场（Y分量）之间存在很强的负相关性。假设的太阳轴子在外部电场或磁场中能转化为光子（逆普里马科夫效应），它可能是太阳对流带磁场调制地球磁场的工具。我们提出了“太阳发电机-地球发电机”连接的轴子机制，即在太阳核中形成的轴子的能量首先受到太阳速跃层磁场的调制（由于逆相干普里马科夫效应）并且之后在地球磁场的影响下在地球的液核中被吸收，从而起到能源和地球磁场调制器的作用。在这一机制的框架内，我们得到了轴子与光子耦合强度（ga_gamma约为5*10^-9 GeV^-1）和轴子质量（ma ~ 30 eV）的新估计。
2010-08-16 astro-ph.EP hep-ph physics.geo-ph
Recent searches for solar axions and large extra dimensions
我们分析了最近的两个实验，旨在寻找太阳轴子的卡鲁扎-克莱因型的多维理论的背景下的数据。在这些实验中，轴子被认为是从太阳核心发射的，在57 Fe和7 Li的第一激发态和基态之间的M1跃迁中。由于轴子Kaluza-Klein态的多重数与普通QCD轴子的强度耦合，我们得到了四维Peccei-Quinn破缺标度f_{PQ}比太阳QCD轴子极限更严格的实验极限.具体来说，对于57 Fe实验，在具有两个额外维度和100 TeV量级的高维引力标度M_H的理论中，f_{PQ} >1x10^6 GeV，而在具有三个额外维度和1 TeV量级的M_H的理论中，f_{PQ} >1x10^6 GeV（与QCD轴子极限f_{PQ} >8x10^3 GeV相比）。对于7 Li实验，f_{PQ} >1.4x10^5 GeV和3.4x10^5 GeV（与QCD轴子极限相比，f_{PQ} >1.9x10^2 GeV）。这是一个有趣的特点，我们的结果，在大多数情况下，所获得的限制f_{PQ}不能耦合的质量的轴子，这基本上是由（共同）半径的额外的维度。
2002-03-14 astro-ph hep-ph nucl-ex
Axion-Photon Conversion in FLRW with Primordial Magnetic Fields: Explaining the Radio Excess
本文提出轴子-光子共振转换作为 ARCADE2 射电过量与 EDGES 21 厘米吸收谷的共同起源，通过 FLRW 背景下的理论推导与随机原初磁场建模，证明特定质量轴子与纳高斯级 PMFs 可同时解释两者，并指出 21 厘米观测对暗扇区物理的探测潜力。
2025-09-11 astro-ph.CO 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
Sensitivity of the CUORE detector to $14.4$ keV solar axions emitted by the M1 nuclear transition of$~^{57}$Fe
本文计算了CUORE探测器对太阳中$~^{57}$ Fe的M1核跃迁发射的、由单晶$TeO_2$测辐射热计中逆相干Bragg-Primakoff转换探测到的单能$14.4$ keV太阳轴子的灵敏度。使用密度泛函理论计算$TeO_2$的电子电荷密度和CUORE的实际背景和能量分辨率的预期计数率。使用单个事件的时间相关性和理论上随时间变化的计数率，对$5$ y $\times$ $741$ kg= $3705-$ kg $\cdot$ y暴露量的蒙特卡罗模拟进行了分析。我们发现一个预期的模型无关的限制的产品的轴子-光子耦合和轴子-核子耦合$g_{aγγ}g_{aN}^{\text{eff}}<1.105\times 10^{-16}$ /GeV的轴子质量小于500 eV的$95\%$置信水平。
2016-01-22 astro-ph.CO hep-ph
