A Universal Bound on QCD Axions from Supernovae
本文发现超新星中QCD轴子的新产生通道，源于手征微扰理论次领头阶的平移对称性破缺算符，在无模型依赖耦合时给出最强的模型无关轴子质量约束，改进现有界限两个数量级。
2025-09-11 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Semi-analytic bounds on axion-like-particle supernovae emission
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
本文通过半解析方法研究超新星中轴子类粒子的约束，考虑有限质量并推导耦合与质量平面的界限，验证方法的稳健性。
2026-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino flavour as a test of the explosion mechanism of core-collapse supernovae
我们研究了中微子-质子弹性散射与逆β衰变事件计数的比值，该比值可以在JUNO这样的闪烁探测器中测量，作为识别星系核坍缩超新星爆炸机制的关键观测值。如果超新星不是由核心提供动力，由中微子引起的热核爆炸，那么一个长期的吸积占主导地位的中微子光度的预测。使用1D数值模拟，我们表明，不同的中微子爆发的味道组成可以在朱诺测试具有很高的意义，克服理论上的不确定性的祖星配置文件和状态方程。
2018-11-27 astro-ph.HE hep-ph
Testing heavy neutral leptons produced in the supernovae explosions with future neutrino detectors
在爆炸的最初几秒钟，超新星的核心可以产生大量被称为重中性轻子（HNL）的假设粒子。然后这些粒子衰变，产生次级高能中微子，可以被中微子探测器探测到。在本文中，我确定了一个区域的HNL参数空间，可以使用这种方法进行测试，假设超新星爆炸的距离从0.2到10千秒差距。HNL的质量范围为$m_N \sim 160-700$ MeV，寿命为$τ_N \gtrsim 0.02$秒，可以使用Hyper-Kamiokande中微子探测器探测。该区域的参数空间是补充现有的界限从原始核合成和未来SHiP实验的预期灵敏度，从而覆盖了我们目前的知识差距HNL的质量$m_N \simeq 400$兆电子伏。
2023-01-17 astro-ph.HE hep-ph
Axion emission from supernovae: a cheatsheet
本文综述超新星核物质中轴子辐射的研究进展，重点梳理轫致辐射与π介子-轴子转换两种产生机制，以理解轴子在高温致密核物质中的行为。
2023-09-26 hep-ph
From Supernovae to Neutron Stars: A Systematic Approach to Axion Production at Finite Density
本文系统研究有限密度下QCD轴子产生，修正轴子-核子耦合，增强超新星轴子光度并削弱中子星冷却约束，影响地面搜索。
2025-02-28 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Heavy axion-like particles and MeV decay photons from nearby type Ia supernovae
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一种假设的玻色子，可以与光子耦合。由于许多ALP可以从热而致密的天体物理等离子体中发射出来，因此附近的超新星（SNe）是一个可能的探测器，可以探测它们的性质，包括ALP质量m_a和ALP与光子之间的耦合常数g_{ag}。我计算了ALP排放的Ia型SN（SN Ia）模型与近Ekrasekhar质量。我们发现，如果m_a < 1 MeV，Ia超新星的ALP光度可达~10^43（g_{ag} /10^-10 GeV^-1）^2 erg·s^-1。从SNe发射的重ALP是不稳定的，并衰变为光子。我预测的时间延迟和通量的衰变光子到达地球从附近的超新星Ia。它被发现，衰变光子可能会提供一个约束g_{ag}，这是严格的SN 1987 A的限制，如果一个SN Ia位于1千秒差距或更近，下一代MeV的伽马射线卫星观察它的爆炸后1-10年。
2021-07-21 astro-ph.HE hep-ph
Muons in supernovae: implications for the axion-muon coupling
本文通过生成迄今最大规模的含μ子超新星模拟，证明SN 1987A的冷却速率观测对类轴子粒子与μ子的耦合施加了强约束，将耦合限制在$g_{aμ} < 10^{-7.5}~\ ext{GeV}^{-1}$。
2024-05-31 astro-ph.HE hep-ph
Progenitor Dependence of Neutrino-driven Supernova Explosions with the Aid of Heavy Axion-like Particles
Fukuoka University（福冈大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）
研究利用重轴子类粒子增强中微子驱动超新星爆发，发现ALP质量影响冲击波重启及爆炸成功率。
2025-12-04 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi Large Area Telescope as a Galactic Supernovae Axionscope
在银河系核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为$γ$射线。从数据驱动的灵敏度估计，我们发现，在我们的银河系的SN爆炸，费米大面积望远镜（LAT）将能够探索光子ALP耦合到$g_{aγ} \simeq 2 \times 10^{-13}\,$ GeV $^{-1}$ ALP质量$m_a \lesssim 10^{-9}\,$ eV。这些值是下一代实验室实验无法达到的。在这种情况下，费米LAT将探测ALP参数空间的大片区域，用来解释宇宙对$γ$射线、恒星冷却异常和冷暗物质的异常透明性。如果没有探测到$γ$射线的发射，费米-LAT观测将把从SN 1987 A得到的电流边界提高一个数量级以上。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ph
New constraints for heavy axion-like particles from supernovae
我们推导出新的约束重赝标量（类轴子）粒子的光子耦合，根据伽马射线通量预期从这些粒子衰变成光子。在超新星核心产生后，这些重的轴子状粒子会逃逸，其中一小部分会在到达地球之前衰变成光子。我们已经计算了超新星SN 1987 A和仙后座A的这些光子在地球上的预期通量，并将我们的结果与费米大面积望远镜的数据进行了比较。这种分析提供了强约束的参数空间的轴子状粒子。对于质量为100 MeV的粒子，我们发现佩切-奎因常数f_a必须大于10^{15} GeV。或者，对于fa=10^{12} GeV，我们排除了大约100 eV和1 GeV之间的质量区域。
2011-01-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Axionlike-Particle-Induced Prompt Gamma-Ray Emission from Extragalactic Core-Collapse Supernovae with the Fermi Large Area Telescope
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为$γ$射线。我们没有发现这样的$γ$ -射线爆发的证据，在观测河外SNe的费米大面积望远镜（LAT）。SN爆炸时间估计从光学光变曲线，我们发现一个概率约为$\sim$ 90%的LAT观察到至少一个SN在核心崩溃的时候。在LAT视场内至少包含一个SN的假设下，我们排除了ALP质量$m_a \lesssim 3\times 10^{-10}$ eV的光子-ALP耦合$\gtrsim 2.6\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$，在SN 1987 A先前限制的$\sim 5$因子内。
2020-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Time-delayed gamma-ray signatures of heavy axions from core-collapse supernovae
本研究利用费米-LAT对四颗超新星的数据，搜寻质量在MeV-GeV的重轴子，未发现证据，但将通量灵敏度提高约五个数量级，排除了大片未探索参数空间。
2024-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger signals of heavy axionlike particles in core-collapse supernovae: two-dimensional simulations
本研究通过二维超新星模拟发现，轴子类粒子与光子耦合产生的额外加热可增强爆炸能量，并影响中微子光度和引力波信号，但需三维模拟验证。
2023-09-02 astro-ph.HE hep-ph
No axion-like particles from core-collapse supernovae?
假设类轴子粒子（ALP）是在银河系核心坍缩超新星的核心反弹之前由质子中子星发射的，并且这些ALP随后转换为$γ$射线光子，这些光子应该被$γ$射线任务探测到，从而确定了类轴子粒子（ALP）性质的强约束。这个论点已经被应用到超新星1987 A，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 4.4 \cdot 10^{- 10} \, {\rm eV}$的ALP-光子耦合$g_{a γγ} \lesssim 5.3 \cdot 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1}$的束缚，并且可以应用到下一个银河系超新星，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 10^{- 9} \, {\rm eV}$的更强的束缚$g_{a γγ} \lesssim 2 \cdot 10^{- 13} \, {\rm GeV}^{- 1}$。我们仔细分析所考虑的ALP生产机制，发现它是过度简化到不可接受的程度。通过考虑现实分析所需的最小成分，我们得出结论，以前的结果注定要失败。因此，所有引用上述约束的论文都应适当修改。然而，由于我们不能排除质子中子星发射ALP的可能性，万一银河系中发生核心坍缩超新星爆炸，当时正在活动的$γ$射线卫星任务应该寻找可能来自超新星的光子。
2018-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Axion Star Explosions: A New Source for Axion Indirect Detection
本研究提出轴子星衰变作为轴子间接探测新渠道，利用CMB光学深度数据约束轴子-光子耦合，排除特定参数范围，并展望21cm观测可进一步提升限制。
2024-02-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Effects of initial axion production and photon--axion oscillation on type Ia supernova dimming
最近，Csaki，Kaloper和Terning（CKT）提出，星系际介质中的轴子光子振荡可以解释遥远的Ia型超新星观测到的变暗。只有当初始轴子通量远小于初始光子通量时，这种机制才起作用。我们研究了几种机制，这样的初始轴子生产。讨论了超新星中轴子的直接产生、超新星磁场和宿主星系磁场中的光子-轴子振荡。我们发现它可能是初始轴子通量非常小，因此不会对CKT机制造成问题。
2002-07-17 astro-ph hep-ph
Light Curves and Event Rates of Axion Instability Supernovae
最近有人提出，如果奇异粒子在恒星等离子体中产生并达到平衡，它们可以触发一种新的恒星不稳定性，这种不稳定性类似于e-e+对不稳定性。在这项研究中，我们构建了由新的不稳定性引起的轴子不稳定性超新星（AISN）模型来预测它们的观测特征。我们主要研究质量为~400 keV-2 MeV，与g_{ag} ~10^{-5} GeV^{-1}光子耦合的重类轴子粒子。结果表明，在恒星质量一定的情况下，ALP能显著提高56 Ni的质量和爆炸能量。结果表明，当ALP质量等于电子质量时，AISNe的光变曲线峰值出现的时间比标准的对不稳定性超新星的光变曲线峰值出现的时间早10--20天。此外，AISNe的事件率比对不稳定超新星的事件率高1.7- 2.6倍，这取决于初始质量函数的高质量截断。
2022-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Direct anthropic bound on the weak scale from supernovae explosions
核心坍缩超新星的爆炸可能是因为被困的中微子将物质推出恒星包层。这个过程是直接控制的弱尺度$v$：我们认为，超新星爆炸的发生，只有当基本常数被调整在一个因素的几个$v \sim Λ_{\rm QCD}^{3/4} M_{\rm Pl}^{1/4}$，使中微子被困在超新星的时间与引力时标。我们提供了分析参数和模拟球面近似，需要更全面的模拟验证。上述结果对于基础物理学可能是重要的，因为核心坍缩超新星爆炸似乎是人类所需要的，因为它们传播了“生命”所必需的中等质量核。我们还研究了恒星燃烧，发现它并不提供人择边界的$v$。
2019-10-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Stripped-Envelope Supernovae for QCD Axion Detection
TU Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
本研究提出Ibc型剥离包层超新星是QCD轴子探测的最优观测目标，其致密前身星的强磁场可提升轴子转伽马射线的探测灵敏度，未来河内Ibc型超新星事件有望借助Fermi-LAT等设备实现低质量QCD轴子的发现。
2025-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Parameterisations of thermal bomb explosions for core-collapse supernovae and 56Ni production
热弹是一种广泛使用的人工触发核心坍缩超新星（CCSNe）爆炸的方法，以确定其核合成或喷出物和残余物的性质。最近，它们在球对称（1D）流体动力学模拟中的使用导致了这样的结果，即与超新星1987 A的观测估计相比，{56，57}Ni和44 Ti大量生产不足，如果爆炸缓慢，即，如果CCSNe的爆炸机制在长时间尺度上释放爆炸能量。得出的结论是，需要快速爆炸才能与观测到的丰度相匹配，即，爆炸机制必须在大约10到100毫秒的时间尺度上几乎瞬时地提供CCSN能量。如果这个结果是正确的，那么它将不利于中微子加热机制，该机制在秒的时间尺度上释放CCSN能量。在这里，我们通过一维流体动力学模拟和核合成后处理证明，这些结论是在热弹模型中忽略恒星核心在炸弹释放爆炸能量之前的初始崩溃的结果。我们证明，当初始崩溃包括在内时，56 Ni产额和能量注入时间尺度的反相关性消失，甚至可以逆转，即，更多的56镍是由较慢的爆炸，当坍缩进行到小半径类似的中微子加热发生在CCSNe。我们还表明，56 Ni生产热弹爆炸是敏感的选择质量削减和固定的质量层或固定的体积的能量沉积只造成二次差异。此外，我们提出了一个最合适的热弹设置。
2022-11-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Imprint of Explosion Mechanism on Supernova Relic Neutrinos
本文计算了超新星遗迹中微子的能谱和事例率，并考虑了超新星核中冲击波复活所需时间的依赖性。冲击波的恢复时间取决于尚不清楚的超新星爆发机制。黑洞形成失败的超新星的贡献也被认为是。总事件率较高的模型与较长的冲击波复兴时间和/或失败的超新星的贡献。谱的硬度并不强烈依赖于激波恢复时间，但由于失败的超新星谱变得硬。因此，超新星遗迹中微子的激波-复兴-时间依赖性与超新星失败的部分有不同的系统性。
2013-10-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Instability Supernovae
如果新粒子足够重且耦合强度足够强，那么与标准模型耦合的新粒子可以在恒星核心中达到平衡。在这项工作中，我们调查的天体物理后果，这样的情况下，大质量恒星的状态方程纳入最先进的恒星结构代码的新贡献。我们专注于“宇宙学三角形”，一个区域的参数空间与$300{\rm\,keV} \lesssim m_a \lesssim 2$兆电子伏，$g_{aγγ}\sim 10^{-5}$ GeV $^{-1}$，目前没有排除其他考虑的轴子。我们发现，对于轴子质量$m_a \sim m_e $，核心中的轴子生产驱动一种新的恒星不稳定性，导致爆炸性核燃烧，要么驱动一系列质量脱落脉动，要么完全破坏恒星，导致一种新型的光学瞬态-\textit{Axion Instability Supernova}。我们预测，在这些理论中，上黑洞质量间隙将位于$37{\rm M}_\odot \le M\le 107{\rm M}_\odot$，从标准预测，这是一个大的位移，这是不利的LIGO/处女座/KAGRA GWTC-2引力波目录中的质量间隙的检测开始于$46_{-6}^{+17}{\rm M}_\odot$。此外，轴子不稳定性超新星比对不稳定性超新星更常见，使它们成为JWST的绝佳候选目标。在这项工作中提出的方法可以用来调查的天体物理后果的任何理论的新的物理，包含重玻色子粒子的任意自旋。我们提供工具来促进这些研究。
2022-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Axion emission from supernova with axion-pion-nucleon contact interaction
我们用一套完整的相关轴子耦合研究了超新星的轴子发射，包括在以前的研究中被忽略的轴子-π-核子接触相互作用。两个过程受到轴子-π介子-核子接触相互作用的影响，$π^-+p \rightarrow n + a$和$n+p\rightarrow n+p+a$，并且这些过程可以是轴子参数空间或超新星内部遇到的天体物理条件中的某些区域的轴子的主导源。结果表明，接触相互作用可以使$2-4$的轴子发射率提高1倍，而对$n+p\rightarrow n+p+a$的影响不显著.我们还讨论了其他π介子诱导的过程，如$π^0+n\rightarrow n+a$和$π^-+π^0\rightarrow π^-+a$的相对重要性。
2022-02-21 hep-ph
Axion Star Explosions and the Reionization History of the Universe
本研究探讨超轻轴子暗物质形成的轴子星在黑暗时期因参数共振快速衰变为射电光子，导致加热和电离，受Planck约束排除特定耦合范围，并指出21厘米线观测可提高敏感性。
2024-02-09 astro-ph.CO hep-ph
Probing a diffuse flux of axion-like particles from galactic supernovae with neutrino water Cherenkov detectors
在这篇文章中，我们声称，类轴子粒子（ALP）与MeV的质量可以产生半相对论性的速度在核心坍缩超新星（SNe），产生一个弥漫的银河通量。我们表明，这些ALP可以检测到中微子水切伦科夫探测器通过$a \, p \rightarrow p \, γ$相互作用。使用超级神冈的数据，我们推导出新的约束ALP参数空间，不包括一个区域跨越一个数量级以上的ALP-质子耦合的冷却范围内的ALP质量的范围内的$1-70$ ~MeV和ALP-质子之间的耦合$\sim 2\times10^{-5}-2\times10^{-4}$。我们表明，未来的超神冈将能够探测耦合小到$\sim 10^{-5}$，大大限制了SN 1987 A冷却边界以上的允许区域。
2025-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Explosion Mechanisms of Core-Collapse Supernovae
超新星理论，无论是数值的还是解析的，在过去的十年里都取得了显著的进展。这一进展是由于更复杂的模拟工具，特别是中微子输运，改进的微物理学，以及对流体动力学不稳定性作用的更深入了解。剧烈的、大尺度的非径向质量运动在超新星核心中是普遍存在的。中微子加热机制，辅助非径向流，驱动爆炸，虽然低能量的，ONeMg核心和一些Fe核心的祖细胞。新诞生的中子星的中微子发射特征得到了修正，引力波信号的新特征被发现，我们关于超新星核合成的概念被粉碎，我们对脉冲星反冲和爆炸不对称性的理解得到了显著的提高。但模拟也表明，中微子动力爆炸可能无法解释最具活力的超新星和超超新星，它们似乎需要磁旋转驱动。现在，建模正在从二维推进到三维，更多的现实主义，新的视角，并希望长期存在的问题的答案即将到来。
2012-06-12 astro-ph.SR gr-qc hep-ph
Neutrino oscillations and supernovae
在1996年的JRO奖学金研究提案（洛斯阿拉莫斯）中，作者提出，中微子振荡可能为超新星爆炸提供一种强大的间接能量传输机制。本增编的主要目的是提出该提案第1节未经编辑的相关案文。然后，我们简要地提醒，（a）早期的建议Mazurek真空中微子振荡及其相关的超新星爆炸，和（b）沃尔芬斯坦的结果抑制的影响，物质效应。我们的结论是，是否中微子振荡在超新星爆炸中发挥重要作用，应取决于是否有壳/区域的空间在恒星坍缩的物质效应发挥不重要的作用。如果在实际的天体物理情况下存在这样的区域，那么超新星爆炸的中微子振荡的最终结果将部分取决于LNSD信号是否得到证实。重要的是，读者要记住，中微子振荡形成了一组味道振荡时钟，这些时钟遭受引力红移，可能高达20%。在任何超新星爆炸的计算中，都必须充分考虑这种效应。
2004-04-02 astro-ph gr-qc hep-ph
Dimming Supernovae without Cosmic Acceleration
我们提出了一个简单的模型，在银河系外磁场中传播的光子可以振荡成非常轻的轴子。这种振荡可能会将一些离开遥远超新星的光子转化为轴子，使超新星看起来更暗，因此比实际更遥远。对不同配置的磁场求平均值，我们发现，在非常大的红移下，超新星发出的光的1/3左右，变暗饱和。如果轴子质量和耦合标度为m ~ 10^-16 eV，M ~ 4为10^11 GeV，那么这将导致亮度-距离-红移曲线与加速宇宙产生的曲线几乎无法区分。这种现象可能是加速宇宙解释超新星观测的替代方案。
2001-12-07 astro-ph gr-qc hep-ph
