Axion Quark Nuggets. Dark Matter and Matter-Antimatter asymmetry: theory, observations and future experiments
我们回顾了一个可测试的，轴子夸克块金（AQN）模型的标准WIMP范式之外。该模型最初是为了解释观察到的黑暗和可见成分之间的相似性，$Ω_{\rm DM}\approx Ω_{\rm visible}$在一个自然的方式，因为这两种类型的物质形成在相同的QCD过渡和成比例的系统，$Λ_{\rm QCD}$相同的维度的基本参数。在这个框架中，重子生成实际上是一个电荷分离（而不是电荷产生）的过程，由于$\cal{CP}$ -奇轴子场的存在，重子生成过程是可操作的，而宇宙的整体重子数仍然为零。块金和反块金是强烈相互作用的，但宏观上很大的物体，具有近似核密度。我们概述了这个框架的几个具体的最近的应用程序。首先，我们讨论了“太阳日冕之谜”时，所谓的纳米耀斑被确定为与日冕中的AQN湮灭事件。其次，我们回顾了一个建议，最近观察到的望远镜阵列的令人困惑的事件是一个结果，在雷暴下的AQN湮灭事件。最后，我们概述了宽带战略，这可能会导致发现AQN诱导的轴子代表的心脏建设。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph physics.ao-ph
Infrasonic, acoustic and seismic waves produced by the Axion Quark Nuggets
我们主张通过分析伴随着轴子夸克块（Axion Quark Nuggets，AQN）在大气层和地下的次声波、声波和地震波来探测撞击地球的轴子夸克块。我们的估计次声频率$ν\simeq 5$ ~Hz和超压$δp\sim 0.3 ~$ Pa相对较大的尺寸暗物质（DM）的金块表明，目前可用的仪器的灵敏度已经足以检测非常强烈的（但非常罕见）的事件，今天与现有的技术。研究更频繁但强度较低的事件需要一种新型仪器。我们提出了一个系统的研究，以寻找这种相对较弱和频繁的事件，通过使用分布式声传感的检测策略，并简要地提到其他可能的检测方法。
2020-10-11 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Cosmological Axion and Quark Nugget Dark Matter Model
我们研究了一个暗物质（DM）模型，它为宇宙学中的两个（天真地不相关的）问题提供了一个非常自然的解释：观测到的关系$Ω_{\rm DM}\simΩ_{\rm visible}$和观测到的宇宙中物质和反物质之间的不对称性，被称为“重子生成”问题。在这个框架中，这两种物质（暗物质和可见物质）具有相同的QCD起源，形成于相同的QCD时期，并且都与系统的同一个维度参数$Λ_{\rm QCD}$成比例，这解释了这两个天真不同的问题如何密切相关，并且可以在同一框架中同时解决。更具体地说，这个模型中的DM由两种不同的成分组成：（研究得很好的）DM轴子和（研究得较少的）由物质或反物质组成的夸克块。本工作的重点是定量分析这两个不同的组件之间的关系，有助于由$Ω_{\rm DM}\equiv [Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)+ Ω_{\rm DM}(\rm axion)]$确定的理论的暗部门。我们认为，块金的DM组件总是跟踪可见物质的密度，即$Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)\simΩ_{\rm visible}$和这个功能是不敏感的系统的参数，如轴子质量$m_a$或失准角$θ_0$。当$Ω_{\rm DM}(\rm axion)$对轴子质量$m_a$和初始失准角$θ_0$高度敏感时，由于失准，这与传统的轴子产生机制是不同的。我们还讨论了与暴胀尺度$H_I$、等曲率扰动的不…
2018-01-22 astro-ph.CO hep-ph
The Mysterious Bursts observed by Telescope Array and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列（TA）实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同，并且被发现与闪电密切相关。我们认为这些爆发代表了暗物质湮灭事件在所谓的轴子夸克块金（AQN）模型中的直接表现，该模型最初是为了完全不同的目的而发明的，以解释宇宙中暗组分和可见组分之间的相似性，即没有任何拟合参数的$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，证明观测\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}，包括出现的频率，时间和空间分布，强度，和其他相关的观测值很好地匹配的发射功能的AQN在大气中传播的雷暴。我们建议测试这些想法，通过重新分析现有的数据，通过增加截止时间尺度$Δt=1$毫秒的突发。我们还建议通过分析与适当的次声和地震仪器的相关性来测试这一建议。我们还建议搜索频率为$ν\in (3-300)$ MHz的无线电信号，它必须与突发同步。
2020-12-17 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
The Axion Quark Nugget Dark Matter Model: Size Distribution and Survival Pattern
本文研究了早期宇宙中轴子夸克块金暗物质粒子的形成和演化。这项工作的目标是估计这些物体的质量分布，并评估它们形成和存活到今天的能力。我们认为，这个模型允许一个广泛的参数空间中的AQN可以解释所观察到的暗物质质量密度，自然地解释了“暗”和“可见”的组件，即$Ω_{\rm dark}\sim Ω_{\rm visible}$之间的相似性，也提供了一个解释一些其他长期存在的难题，如“原始锂之谜”和“太阳日冕之谜”在许多其他宇宙学难题。
2019-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Axion Quark Nuggets and how a Global Network can discover them
我们主张这样一种观点，即地球表面轴子通量的日调制和年调制的存在可能会极大地改变轴子搜索的策略。我们的计算是基于所谓的Axion夸克块金（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质和可见宇宙物质密度的相似性而提出的$Ω_{\rm dark}\sim Ω_{\rm visible}$。在我们的框架中，具有质量$ 10^{-6} {\rm eV}\lesssim m_a\lesssim 10^{-3}{\rm eV}$和速度$< v_a>\sim 10^{-3} c$的星系轴子的人口将总是伴随着由AQN发射的具有典型速度$<v_a>\sim 0.6 c$的轴子。我们制定了宽带检测策略，通过研究日调制和年调制来寻找这样的相对论性轴子。我们描述了几个测试，可以有效地区分一个真正的信号从噪声。这些AQN起源的轴子可以作为相关事件被观察到，这些事件可以被全球网络中的同步站记录下来。如果探测器的距离小于几百公里，就可以有效地研究相关性。
2020-01-23 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Axion Quark Nugget Dark Matter: Time Modulations and Amplifications
本文研究了文献[1，2]中提出的轴子产生的新机制。这种机制是基于所谓的Axion Quark Nugget（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质和可见宇宙物质密度的相似性而发明的。我们进行数值模拟，以评估地球表面的轴子通量。我们检查年度和每日调制，这已经研究过，并已知发生任何类型的暗物质。我们还讨论了一种新的类型的短时间的增强，这是唯一的AQN模型：统计波动和突发式放大，这两者都可以大大放大的轴子信号，一个因素$\sim10^2-10^3$的一个非常短的时间。本文研究了质量窗$10^{-6}{\rm\,eV}\lesssim m_a\lesssim10^{-3}\rm\,eV$内AQN诱导的轴子的典型速度$\langle v_a\rangle\sim0.6c$。我们还评论了宽带检测策略，以寻找这样的相对论性轴子通过研究每日和每年的时间调制以及随机突发放大。
2020-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Radio impulsive events in quiet solar corona and Axion Quark Nugget Dark Matter
Murchison宽场阵列（MWA）在平静的日冕中记录了频率为98、120、132和160 MHz的\cite{Mondal-2020}脉冲无线电事件。我们认为这些射电事件是在轴子夸克块金（AQN）框架下暗物质湮灭事件的直接表现。\cite{Zhitnitsky:2017rop,Raza:2018gpb}认为，在平静的日冕中的AQN湮灭事件可以用Parker \cite{Parker-1983}拍摄的纳米耀斑来识别。我们进一步支持这一说法，通过证明所观察到的脉冲无线电事件\cite{Mondal-2020}，包括它们的出现率，它们的时空分布和它们的能量，是匹配的一般后果AQN湮灭在安静的日冕。我们建议通过分析不同频段的脉冲无线电事件的相关聚类来测试这一想法。这些相关性用不同频段的无线电事件之间的时间延迟来表示，以秒为单位。我们还对低（80和89 MHz）和高（179，196，217和240 MHz）频段进行了一般性预测，这些频段已被记录，但尚未公布，由\cite{Mondal-2020}。最后，我们建议通过研究MWA无线电信号和太阳轨道器记录的极端紫外光子（又名太阳轨道器）之间可能的互相关来测试我们的提议。“campfires”）。
2020-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Axion field and the quark nugget's formation at the QCD phase transition
我们研究了一个可测试的暗物质（DM）模型以外的标准WIMP范式中，观察到的可见光和暗物质密度的比例$Ω_{\rm dark} \simeq Ω_{\rm visible}$发现其自然的解释，作为其共同的QCD起源的结果时，这两种类型的物质（DM和可见光）形成在QCD相变，都是成比例的$Λ_{\rm QCD}$。我们提出了一种新的理论范式，即在$\cal{CP}$奇轴子场$a(x)$存在的情况下，“重子生成”实际上是一个电荷分离过程，而不是传统的“重子生成”机制.在这种情况下，宇宙的整体重子数保持为零，而未观测到的反重子荷以重块的形式隐藏，类似于Witten的奇异性，并危及宇宙的DM。我们认为，由于相变中拓扑缺陷形成的Kibble-Zurek机制，在QCD相变中不可避免地会产生块金。在我们的方案中，相关的拓扑缺陷是由$N_{\rm DW}=1$轴子畴壁构成的封闭气泡。一般来说，这些气泡会吸积重子（或反重子）电荷，最终形成携带巨大重子（反重子）电荷的金块和反金块。该模型的主要结果，$Ω_{\rm dark} \approx Ω_{\rm visible}$是不敏感的轴子质量，可以假设在观测允许的窗口$10^{-6} {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-3}{\rm eV}$内的任何值。我们还估计了重子熵比$η\equiv {n_B}/{n_γ}\si…
2016-08-22 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
The mysterious diffuse UV radiation and Axion Quark Nugget dark matter model
最近有人认为[1-3]，有一个很强的组成部分，扩散远紫外（FUV）背景，这是很难解释的常规物理学方面的尘埃散射星光。我们认为，这种过量的FUV辐射可能是在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中的暗物质湮灭事件的结果，该模型最初是为了完全不同的目的而发明的，以解释在宇宙中观察到的暗组分和可见组分之间的相似性，即$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，通过证明AQN诱导的排放的强度和光谱特征与所观察到的过量FUV辐射的相应特征是一致的。如果未来的研究证实了在[1-3]中观察到的令人困惑的特征，它可能会解开现代宇宙学中一个更深层次和更基本的问题--它可能会揭示暗物质的本质。
2022-03-08 astro-ph.GA hep-ph
The Pierre Auger Exotic Events and Axion Quark Nuggets
皮埃尔·俄歇天文台报道了[1-3]几个明显与雷暴有关的奇异的类宇宙射线事件的观测。这些事件的规模比传统的宇宙射线事件大得多，它们具有非常明显的时间特征。观察到的现象的可能性质仍然是一个积极的研究和辩论的问题，因为这些奇异事件的许多不寻常的特征很难解释。特别是，这些外来事件的出现频率非常低（不到2次事件/年），与该地区常规雷击的典型速率形成巨大对比。我们建议，所观察到的奇异事件可以在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型内解释。这个想法是，在雷暴期间，由于空气通道的空气分子沿其路径电离，空气通道可能会触发和引发一类特殊和独特的闪电，相应的空气通道引起的闪电可能会显示出一些典型和更频繁的传统闪电所不具备的特征。我们通过证明观测结果[1-3]，包括出现频率和持续时间与观测结果一致来支持这一提议。我们还讨论了俄歇奇异事件与望远镜阵爆发和地面伽玛射线闪光的可能关系。我们列出了一些AQN引起的奇异事件的功能（如特定的无线电脉冲与这些事件同步），可以直接测试未来的实验。我们还建议使用分布式声学传感仪器来检测必须与Auger奇异事件同步的声学脉冲。
2022-08-01 astro-ph.IM hep-ph physics.ao-ph
Primordial Lithium Puzzle and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
天体物理学今天面临着许多谜团，尽管在过去的几十年里，仪器设计有了巨大的改进，更好的技术正在开发，理论和计算方法也在逐步改进，但这些谜团仍然无法解决。众所周知，原始锂之谜将伴随我们至少二十年，它的最终解决很可能需要一些全新的想法，新颖的框架和非传统的范式。我们提出，原始锂之谜在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中找到了它的自然解决方案。这个模型是很久以前发明的，作为对观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释，没有任何BBN物理学的参考。与传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）框架相比，在这种新的范式中，暗物质（DM）以宏观大夸克块的形式存在，除了轴子外，不需要任何新的场，而只需要标准模型物理学之外的场。在$T\sim 20$ KeV的原始汤中这些AQN的时间演化表明具有高电荷$Z\geq 3$的核的丰度的强烈抑制。这种抑制机制代表了AQN暗物质情景中原始锂丰度的分辨率。
2019-01-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Solar Corona Heating by the Axion Quark Nugget Dark Matter
在这项工作中，我们提倡这样一种观点，即两个看似无关的80年之久的谜团--暗物质的性质和百万度日冕的高温--可能在同一个物理框架内有解决方案。目前的范例是日冕被纳米耀斑加热，纳米耀斑最初被认为是观测到的太阳耀斑的微型版本。最近有人提出，纳米耀斑可以被确定为从轴子夸克块金（AQN）暗物质模型的块金湮灭事件。这个模型是为了解释观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$而发明的，仅仅基于宇宙学和粒子物理学的考虑。在这个新的范例中，AQN粒子穿过日冕等离子体并与正常物质湮灭，可以导致太阳过渡区（TR）的温度急剧变化，并显着有助于极紫外线（EUV）过量的$10^{27}~{\rm erg~s^{-1}}$。为了测试这个建议，我们进行数值模拟与现实建模AQN粒子分布，并探讨如何与日冕等离子体的金块相互作用。值得注意的是，我们的模拟预测了日冕的正确能量收支，并表明能量注入主要发生在2000公里左右的高度，这是TR所在的地方。因此，我们认为这些长期未解之谜可能是同一枚硬币的两面。我们根据这个建议做出了几个预测，其中一些可以通过最近发射的NASA任务帕克太阳探测器进行测试。
2018-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (IV) CMB Spectral and Anisotropy Signatures
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究轴子夸克团暗物质通过湮灭产生高能光子，影响CMB谱和各向异性特征。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Solar Flares and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
我们主张帕克很久以前为解决日冕加热问题而制造的纳米耀斑，也可能引发更大的太阳耀斑。这些论点是基于这样一个模型：太阳的极紫外线（EUV）辐射和软X射线的发射是由入射的暗物质粒子在轴子夸克块（AQN）暗物质模型中提供外部动力的。与太阳能材料的AQN的相应的湮灭事件被确定与nanoflars。这个模型最初是作为一个自然的解释，观察到的比例$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$时，DM和可见物质密度假设相同的数量级值。该模型给出了一个非常合理的EUV辐射强度，而无需调整模型中的任何参数。当同样的块金进入高磁场区域时，它们作为触发器点燃了磁场重联，最终可能导致更大的耀斑。从技术上讲，磁重联是由于冲击波而点燃的，当暗物质块以比声速$c_s$高得多的速度$v_{\rm AQN}\sim ~600~ {\rm km/s}$进入太阳大气层时，冲击波不可避免地产生，使得马赫数$M=v_{\rm AQN}/c_s\gg 1$。这些冲击波产生非常强和非常短的脉冲，用磁场重联区域附近的压力$Δp/p\sim M^2$和温度$ΔT/T\sim M^2$表示。该机制与观测到的耀斑分布$dN\sim W^{-α}dW$作为耀斑能量$W$的函数的比例是一致的。我们还推测，同样的金块可能会引发与大型耀斑相关的日震。
2018-08-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutrino emission and initial evolution of axionic quark nuggets
在\cite{zhitnitsky} - \cite{zhitnitsky13}中引入的轴子夸克块是冷暗物质的候选者，此外，冷暗物质可能与重子生成有关。本工作研究了它们的演化，直到它们进入色超导相。在\cite{zhitnitsky5}中已经考虑了这种演化，其中得出的结论是，在物体的大部分上诱导了大的化学势$μ$。在\cite{zhitnitsky5}中，以在围绕物体的畴壁处积累的重子数为主，并认为内外通量是相互补偿的，可以忽略。在目前的工作中，考虑到的可能性，即大部分的重子数的贡献可能是相关的在初始阶段，该对象可能会发出大量的中微子，由于夸克-反夸克湮灭。其结果是物体的更剧烈的收缩，也许是更有效的冷却。因此，所得到的对象可以具有较小的尺寸。即使考虑到这些修正，也可以得出结论，这些天体的宇宙学应用并没有被破坏。这些应用将在本文中讨论。
2021-09-24 gr-qc hep-ph hep-th
Beyond WIMPs: the Quark (Anti) Nugget Dark Matter
我们回顾了一个可测试的暗物质（DM）模型的标准WIMP范式之外。该模型是独特的，在某种意义上说，观察到的可见光和暗物质密度比$Ω_{\rm dark} \simeq Ω_{\rm visible}$发现其自然的解释，作为其共同的QCD起源的结果时，这两种类型的物质（DM和可见光）的QCD过渡期间形成的系统，$Λ_{\rm QCD}$的一维参数都成比例。我们认为，在有$\cal{CP}$奇轴子场$a(x)$存在的情况下，电荷分离效应也不可避免地发生在同一QCD跃迁中.它导致优先形成的一个物种的核在可见宇宙的尺度上的轴子场$a(x)$是相干的。这种优先演化的一个自然结果是，在金块形成之后，只有一种类型的可见重子（而不是反重子）留在系统中。与传统的WIMP暗物质候选者不同，金块和反金块是强烈相互作用但宏观上很大的物体。反金块与可见物质湮灭的罕见事件导致了许多可观察到的效应。我们认为，相对强度的一些测量过剩的发射从星系中心（覆盖超过11个数量级）是由标准和完善的物理学。同时，发射的绝对强度由理论中一个新的基本参数决定，即轴子质量$10^{-6} {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-3}{\rm eV}$。最后，我们评论了这些研究的轴子搜索实验，包括微波腔和俄耳甫斯实验的影响。
2016-11-15 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (III) The Mysteries of the Milky Way UV Background
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究通过模拟太阳系周围区域，计算轴子夸克 nugget 暗物质与重子相互作用产生的FUV辐射特征，发现其与观测到的FUV过剩一致，暗示暗物质与重子相互作用的新来源。
2025-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A new possible way to detect Axion Anti-quark Nuggets
针对轴子反夸克核团（A$\bar{\text{Q}}$N）难以直接探测的问题，提出利用天然矿物作为古探测器，通过记录其相互作用产生的发光潜信号实现探测，估算表明合适矿物的信号可保存地质时间尺度。
2024-07-05 hep-ph physics.ins-det
Structure Formation Paradigm and Axion Quark Nugget dark matter model
本文提出轴子夸克块（AQN）暗物质模型可改变小尺度结构形成，解决核-尖点等问题，并解释JWST和GALEX紫外过量及河外背景光差异。
2023-01-31 astro-ph.GA hep-ph
A New Way to Detect Axions from $\rm{A\bar{Q}Ns}$ Captured in the Earth
University of Bucharest（布加勒斯特大学）；University of Patras（帕特雷大学）
研究提出通过下一代中微子物理实验检测由Axion quark nuggets和Axion antiquark nuggets产生的axions，以解决暗物质和物质-反物质对称性问题。
2026-03-31 hep-ph
DAMA/LIBRA annual modulation and Axion Quark Nugget Dark Matter Model
DAMA/LIBRA实验显示了$(1-6)~ {\rm keV}$能量范围内年度调制的$9.5 σ$证据，强烈表明所观察到的调制具有暗物质起源。然而，传统的解释在WIMP核子相互作用被排除在其他实验。我们提出了一个替代源的调制形式的中子，这已经从周围的材料中解放出来。我们的计算基于所谓的Axion Quark Nugget（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质密度和可见宇宙物质密度之间的相似性而发明的，即$ Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$。在我们的建议中，年度调制被证明是产生在keV的能量范围内，这是一致的DL观测$(1-6)~ {\rm keV}$范围。在我们的提议中，这个keV的能量尺度主要是由AQN暗物质粒子发射的中微子的光谱特性决定的，而没有能量超过6 keV的调制是由中微子能谱在$\sim 15$ MeV处的急剧截止来解释的。该方案可以直接通过COSINE-100、ANAIS-112、CYGNO等类似实验进行测试。还可以通过研究这些实验的信号与设计用于使用分布式声学传感（DAS）等仪器研究次声或地震事件的完全不同的检测器的特征之间的相关性来进行测试。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
X-ray annual modulation observed by XMM-Newton and Axion Quark Nugget Dark Matter
本研究针对XMM-牛顿观测到的近地2-6 keV X射线背景11σ置信度季节性调制现象，用轴子夸克块（AQN）暗物质模型解释，预测20%-25%的调制幅度及百keV能段贡献，提出用GBM、NuSTAR存档数据检验该模型。
2022-04-14 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
Axion Stars and Fast Radio Bursts
我们证明了快速射电暴是由轴子星和中子星碰撞产生的。这些爆发是在中子星的大气中发出的。观测到的爆发频率由轴子质量$m_a$（如$m_a/2π\simeq 1.4\,\mbox{GHz}\,\big(m_a/(6\times 10^{-6}\mbox{eV})\big)$）给出。从星系中每年的事件率$\sim 10^{-3}$，我们可以确定轴子星的质量$\sim 10^{-11}M_{\odot}$。使用这些值，我们可以解释短的持续时间（$\sim $ ms）和辐射能量（$\sim 10^{43}$ GeV）的爆发。
2014-10-23 astro-ph.HE hep-ph
Fast radio bursts from axion stars moving through pulsar magnetospheres
我们研究了轴子星进入中子星磁层时产生的无线电信号。当轴子星移动通过共振区域时，等离子体诱导的光子质量变得等于轴子质量，轴子可以有效地转换为光子，产生强烈的瞬态无线电信号。我们表明，一个致密的轴子星的质量$\sim 10\: μ$ eV的轴子组成的$\sim 10\: μ$可以解释大多数神秘的快速射电暴。
2021-02-24 astro-ph.HE hep-ph
Axion star collisions with Neutron stars and Fast Radio Bursts
轴子可能对宇宙的暗物质有重大贡献。有人提出，这些暗物质轴子可能会凝聚成局部的团块，称为“轴子星”。“在这篇论文中，我们认为稀释轴子星与中子星的碰撞，即所谓的“磁星”，可能是大多数观测到的快速射电暴的起源。这个想法是岩崎最初提出的一个想法的变体。然而，而不是岩崎的表面效应，我们提出了一个可能更强的体积效应所引起的诱导随时间变化的电偶极矩的中子。
2016-12-08 astro-ph.HE hep-ph
Axion-mediated Transport of Fast Radio Bursts Originating in Inner Magnetospheres of Magnetars
本文提出快速射电暴可通过轴子-光子耦合从磁星内磁层传输到外部，并证明该机制满足FRB 121102的能量约束且不违背现有轴子探测限制。
2023-02-22 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the detection of AQNs in large liquid detectors
本研究围绕暗物质可能包含的轴子（反）夸克块（AQN）这类奇异粒子，梳理其核心特征后，探究了借助大型液体探测器的未来地面与地下实验搜寻该稳定超大质量粒子的潜在实验信号，并结合探测系统特性展开讨论。
2024-05-21 hep-ph physics.ins-det
Stimulated decay of collapsing axion stars and fast radio bursts
本研究提出坍缩轴子星可通过受激衰变产生射电暴，解释快速射电暴的辐射机制，并预测FAST或SKA可观测到相应信号。
2024-03-19 astro-ph.HE hep-ph
May axion clusters be sources of fast radio bursts?
快速射电暴可以由一些与“新物理”有关的现象引起，其中最突出的候选者是轴子玻色星，它可以在中子星的磁层中或在其坍缩过程中转化为光子时产生暴。在这篇简短的研究报告中，概述了三个观测标准的重要性，即总能量、$\mathcal{O}$（ms）持续时间和光谱的非单色形状。结果表明，这是不可能的，以满足这些标准在简化模型的轴子-中子星相互作用的情况下，更复杂的模型，涉及反反应和非线性效应的深入调查，需要在这种情况下，以解释FRB。
2020-05-05 astro-ph.HE hep-ph
Emission of Radio Waves in Gamma Ray Bursts and Axionic Boson Stars
我们指出，如果中子星与轴子玻色子星的碰撞引起伽马射线暴，则具有轴子质量能量的光子暴可能与伽马射线暴同时出现。在这种机制中，射流形成在具有大洛伦兹因子$\geq 10^2$的碰撞中。我们定性地解释了伽马射线暴的复杂结构和大能量问题。因此，通过检测单色光子，我们可以测试模型并确定轴子质量。
1999-08-26 astro-ph hep-ph
Fast Radio Bursts from Axion Stars
轴子是暗物质最有希望的候选者之一。轴子已经被证明可以形成质量为$\sim 10^{-12}M_{\odot}$的微团，并成为暗物质的主要成分。一些轴子微星团凝聚形成轴子星。最近，我们通过假设轴子星是晕的主要成分，证明了快速射电暴（FRB）的一种可能起源：FRB产生于轴子星和中子星之间的碰撞。值得注意的是，通过比较理论和观测事件率得到的轴子星质量与质量$\sim 10^{-12}M_{\odot}$一致。在本文中，我们详细描述了我们的FRB模型。我们导出了大半径轴子星的近似解，并约束了它们的质量，使近似有效。FRB是由中子星大气中的电子发射的。通过计算大气层的光学厚度，我们证明了大气层对于由轴子质量$m_a$给出的频率的辐射是透明的，如$m_a/2π\simeq 2.4$ GHz $(m_a/10^{-5}\rm eV)$。虽然辐射在发射时是线性偏振的，但在通过中子星的磁层后，它们被证明是圆偏振的。我们还表明，FRB是不是宽带和它们的频率有有限的带宽，由于在中子星的大气中的电子的热涨落。有限带宽的存在是我们模型的一个显著特征，可以通过观测进行测试。此外，我们还发现当轴子星与磁性白矮星$B\sim 10^9$ G碰撞时，也可能产生类似的FRB。其显著特征是脉冲串的持续时间为$0.1$秒的量级。
2015-11-17 astro-ph.HE hep-ph
Axion Stars and Repeating Fast Radio Bursts with Finite Bandwidths
我们提出了一个非重复的快速射电暴（FRB）模型，轴子星和中子星之间的碰撞产生的爆发。在本文中，我们提出了一个重复的FRB模型，它表明，它们产生的磁化吸积盘的黑洞和轴子星围绕黑洞的几个碰撞。在早期的星系中，会有许多轴子星凝聚成暗物质，这样的碰撞就会反复发生。这些辐射是由吸积盘中电子的相干振荡发出的。这种振荡是由轴子星在强磁场$\sim O(10^{11})$ G下产生的振荡电场引起的。发射终止于电子的热波动，该热波动是由振荡能量的热化引起的。虽然辐射是单色的，但热多普勒效应加宽了谱线;它们的谱$S(ν)$由中心频率为$ν_c$的$S(ν) \propto \exp(-(ν-ν_c)^2/2(δν)^2)$给出。带宽$δν=ν_c\sqrt{T_c/m_e}$与电子质量$m_e$由热涨落终止相干发射的临界温度$T_c$确定。观测到的带宽$(3\sim5)\times10^2$ MHz源自强磁场$\sim O(10^{11})$ G.在如此强的磁场下，产生了大量的爆发能量。重复FRB 121102中的脉冲串的各种中心频率$ν_c$来自盘中的各种旋转速度，这使得脉冲串的固有频率被多普勒频移。最近的观测显示FRB 121102源周围的极端磁离子环境支持我们的模型。
2018-04-03 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
Gravitational Waves and Possible Fast Radio Bursts from Axion Clumps
围绕在旋转黑洞周围的轴子小团簇和轴子云等轴子天体通过轴子-光子相互作用引起电磁波的参量共振。特别是，它已经知道，从轴子与周围的质量$10^{-6}$ eV的共振可以解释所观察到的快速射电暴（FRB）。在这里，我们认为，类似的高频率引力波的爆发，我们称之为快速引力波爆发（FGB），产生的轴子团块与引力陈-西蒙斯（CS）耦合的存在。典型的频率是轴子质量的一半，通常可以从kHz到GHz。我们还讨论了与FRB相关的二次引力波产生，以及轴子云的可能宿主对象，例如$10^{-5}M_{\odot}$周围具有典型质量的原始黑洞。未来对FGB的探测以及观测到的FRB有望为轴子提供更多的证据。
2021-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gamma-ray bursts, axion emission and string theory dilaton
超新星的轴子发射是解释伽马射线暴的一个有趣的可能性，只要它们的能量能在别处有效地转换成电磁能。超新星和伽马射线暴之间的联系最近被1998年4月25日的暴和超新星SN 1998 bw之间的观测相关性所证实。我们认为，如果考虑到中间尺度的轴子和弦论介子之间的耦合以及弦环的加入，轴子到光子的转换会更有效。我们还讨论了电子动力学的方式可能允许一个更有效的能量交换与电磁辐射在膨胀过程中的火球。
1999-01-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays and Gamma Ray Bursts from Axion Stars
我们提出了一个中子星和轴子星碰撞产生超高能宇宙射线和伽马射线暴的模型。这种宇宙射线的加速是由电场$\sim 10^{15} (B/10^{12} {G}) {eV} {cm}^{-1}$造成的，而这个电场是由中子星上相对较强的磁场$B>10^{12}$ G在轴子星上感应出来的。另一方面，当磁场相对较小时，类似的碰撞产生伽马射线暴，例如$\leq 10^{10}$ G。假设轴子质量为$\sim 10^{-9}$ eV，我们可以解释伽马射线暴$\sim 10^{54}$ erg的巨大能量以及宇宙射线$\sim 10^{20}$ eV的超高能量。我们估计的碰撞中的能量释放率，我们发现，该速率大致同意与观察。此外，我们表明，这些轴子星MACHO的似是而非的候选人。由于轴子星在磁场下感应出振荡的电流，因此会发射出可观测到的单色辐射。
2000-08-29 astro-ph hep-ph
Radiation Burst by Axion Star Collision with Star in the Andromeda Galaxy
轴子是宇宙中暗物质的一个很有希望的候选者。一部分暗物质轴子可能形成半径为$\sim 10^2$ km的轴子星。研究表明，在仙女座星系中，轴子星与K型和M型主序星碰撞时会产生辐射爆发。这种辐射产生于恒星的大气层中，其中电子由于轴子星的振荡电场而相干振荡。电场是在恒星的磁场$B$下产生的。我们估计了星系中辐射$\sim 1.6\times 10^{-3}\mbox{Jy} (10^{-12}M_{\odot}/M_a)^2(10^{-5}\mbox{eV}/m_a)^3(B/10^2\mbox{G})^2\sqrt{3\times10^3\mbox{K}/T}$的通量密度和每小时的碰撞率$\sim 0.06/\mbox{hour}\,(10^{-12}M_{\odot}/M_a)$，其中$M_a$（$m_a$）表示轴子星（axion）的质量，$T$表示电子的温度.我们假设银河系中具有$B\sim 10^{2}$ G和半径$\sim 3.5\times10^{5}$ km的恒星的数目为$10^{11}$。我们还假设暗物质的一半是由轴子星组成的。我们表明，辐射爆发的发射只出现在大气中，其中等离子体频率$m_p\simeq m_a$。爆发的持续时间相当于轴子星经过$m_p\simeq m_a$区域的时间。它将比$1$秒长。
2022-04-08 hep-ph
Constraints on extended axion structures from the lensing of fast radio bursts
本文利用快速射电暴透镜效应约束轴子星性质，发现CHIME未观测到透镜事件可探测质量≳10^{-2}倍太阳质量的轴子星，对应轴子质量≲10^{-10} eV，且其灵敏度可与光学微引力透镜搜寻相竞争。
2025-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Mirror World, Supersymmetric Axion and Gamma Ray Bursts
修改的轴子质量和PQ常数之间的关系允许放松的天体物理约束，大大扩大了允许的轴子参数空间。我们在本文中发展了这一想法，讨论了一个{ \it超大质量}轴子的模型，它本质上代表了镜像世界的超对称Weinberg-Wilczek轴子。在实验和天体物理学的限制下，PQ标度f_a ~ 10^4-10^6 GeV，质量m_a ~ 1 MeV，这是未来实验可以达到的。从现象学的角度来看，这样的{ \it超大质量}轴子是非常有趣的。它可以在引力坍缩或两个致密物体合并时产生，随后衰变为e+e-，为坍缩系统的引力能量转移到正负电子等离子体提供了一个有效的机制。这将有助于解决伽马射线暴的能量收支问题，也有助于理解SN II型爆炸现象。
2004-09-28 astro-ph hep-ph
Electromagnetic Bursts from Mergers of Oscillons in Axion-like Fields
利用3+1维格子模拟研究了耦合轴子-规范场系统中类轴子碰撞和合并产生的电磁辐射和标量辐射的爆发.在合并之前，辐射到光子的过程受到抑制。然而，它成为合并后的能量损失的主要来源，如果共振条件得到满足。相反，标量波的辐射在初始合并阶段占主导地位，但合并后被抑制。在我们的模拟中包括标量和电磁辐射的反作用。我们演化系统足够长的时间，看到共振光子的产生提取了初始轴子能量的很大一部分，并再次脱离共振条件。我们提供了一个参数的时间和能量尺度的过程中所涉及的理解，并讨论了探测电磁信号的观测前景。
2020-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Heavy Axions Can Disrupt $γ$-ray Bursts
本研究探究重类轴子粒子（ALPs）对γ射线暴（GRB）火球的扰乱作用，通过将ALP相互作用加入GRB火球模型，利用明亮GRB观测对200 MeV-5 GeV质量范围的ALP-光子耦合给出了低至约4×10^-12 GeV^-1的强约束。
2025-01-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Signatures of photon and axion-like particle mixing in the gamma-ray burst jet
光子与类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）耦合，或者更一般地，在外部电磁场存在的情况下，与任何伪南武-戈德斯通玻色子耦合。在伽马射线暴（GRB）喷流的强磁场中，光子和ALP在瞬发阶段的混合可以在伽玛射线偏振和光谱上留下可观察到的印记。星系际介质中的混合预计不会改变ALP质量> 10^（-14）eV和/或< nG磁场的这些特征。我们发现，由于转换到ALP的光子耗尽改变了线性度的偏振度的值预测的同步辐射模型的伽马射线发射。我们还表明，当磁场在传播区域的方向是垂直于生产区域的领域的方向，观察到的同步辐射光谱变得比理论预测和检测到在一个相当大的部分伽玛射线暴样品陡峭。利用伽玛射线偏振仪探测这些陡谱伽玛暴的相关偏振和光谱特征是发现ALP的一个非常有力的探测手段。测量伽玛射线暴的伽玛射线偏振，一般来说，具有较高的统计，也可以用于寻找ALP。
2011-02-07 astro-ph.HE hep-ph
Constraining axion by polarized prompt emission from gamma ray bursts
像伽马射线暴（GRB）这样的强磁化天体在足够宽的能带上传播的极化伽玛射线辐射提供了一个检验不可见轴子假设的机会。不同能量的伽马射线的轴诱导二向色性将导致较高能量事件的偏振平面相对于较低能量事件的偏振平面的未对准，导致形成要在检测器中识别的偏振信号的图案所需的统计的损失。根据这一点，任何来自具有扩展磁场的物体的极化伽马射线的证据都可以被解释为对某个参数范围内不可见轴子存在的约束。基于在几个伽玛暴中探测到的极化MeV辐射的报道，我们导出了轴子-光子耦合的约束条件。这种约束$\g_{aγγ}\le 2.2\cdot 10^{-11} {\rm GeV^{-1}}$计算的轴子质量$m_a=10^{-3} {\rm eV}$的竞争力与CAST的灵敏度，并成为更强的质量较低。
2007-08-21 astro-ph gr-qc hep-ph
Detecting Extragalactic Axion-like Dark Matter with Polarization Measurements of Fast Radio Bursts
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本研究利用FAST对FRB 20220912A的偏振测量，搜索河外星系轴子类暗物质，给出了耦合常数上限，提供了一种互补的探测途径。
2026-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Polarization mesurements of gamma ray bursts and axion like particles
像伽马射线暴（GRB）这样的强磁化天体在一个足够宽的能带上传播的极化伽玛射线辐射为检验类轴子粒子（ALP）假说提供了机会。基于在几个伽马射线暴中探测到的极化伽玛射线辐射的证据，我们估计了在伽玛暴的磁化火球环境中可能发生的ALP诱导的二向色性水平。这允许估计伽玛暴的偏振测量的灵敏度的ALP-光子耦合。这种灵敏度$\gag\le 2.2\cdot 10^{-11} {\rm GeV^{-1}}$计算的ALP质量$m_a=10^{-3}~{\rm eV}$和MeV的伽马射线发射的能量扩展是有竞争力的CAST的灵敏度，并变得更强的ALP质量较低。
2008-09-03 astro-ph hep-ex hep-ph
Spectral-temporal features of repeating ( one-off ) FRBs and Axion Star
快速射电暴（FRB）是一种仅在射频上观测到的毫秒级高能射电暴。其产生机制至今仍是个谜。我们提出了一种重复和一次性FRB的生成机制。它们产生于轴子星与中子星的碰撞或银河系黑洞的磁化吸积盘。一旦我们接受了轴子的存在，我们发现，该机制很好地解释了以前观察到的频谱时间的功能。在本文中，我们表明，它也解释了最近观察到的现象，如向下漂移的重复FRB等。近年来，基于多普勒效应对FRB的向下漂移进行了分析，提出了分子或原子的超辐射系统作为FRB的源。我们将分析应用到我们的机制中，发现它很好地解释了向下漂移速率与重复FRB持续时间之间的关系。多普勒效应导致在重复FRB中，中心频率较高的射电爆发持续时间短于中心频率较低的射电爆发持续时间。我们的产生机制自然地解释了在重复FRB 180301和一次性FRB中观察到的偏振角摆动。我们还讨论了FRB 200428与磁星SGR J1935+2154之间的关联。在观测到FRB后不久观测到的X射线爆发可能是由轴子星与磁星碰撞触发的。我们还解释了我们的生成机制与观察到的重复和一次性FRB的光谱-时间差异的一致性，例如重复FRB的持续时间（较小的通量密度）比一次性FRB的持续时间（通量密度）更长。
2021-07-23 astro-ph.HE hep-ph
Search for anti-quark nuggets via their interaction with the LHC beam
本研究提出通过分析大型强子对撞机（LHC）中由不明下落物体（UFOs）引发的束流损失数据，搜寻可能作为暗物质候选体的反夸克块（AQNs），并计划重分析4000个束流监测器的已有数据以区分尘埃与AQNs。
2025-06-16 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Detecting dilute axion stars constrained by fast radio bursts in the Solar System via stimulated decay
本研究提出向太阳系内可能存在的、受快速射电暴约束的稀薄轴子星发射强无线电波束，通过探测受激衰变回波检验其存在，为暗物质本质、FRB起源及哈勃张力问题提供研究途径。
2025-05-20 gr-qc hep-ph
Impact of Hadronic Axions on Black Hole Accretion Discs and Neutron Stars
我们重新审视天体物理允许的KSVZ型轴子，具有强烈的抑制耦合到光子的可能性。然后，我们调查的影响，这样的“强子轴子”上的两类天体：黑洞吸积盘（BHAD）的伽马射线暴和孤立的中子星。虽然我们的结果是敏感的细节的基础模型，我们表明，强子轴子原则上可以发挥重要作用的伽马射线暴的演变和中子星的冷却行为。
2000-06-29 astro-ph hep-ph
Gamma Ray Bursts via emission of axion-like particles
赝戈德斯通玻色子（PGB）辐射是解释宇宙伽马射线暴（GRB）的有效机制。PGB可以在两个紧凑的物体（如两颗中子星或中子星-黑洞）合并时产生，然后在距离约100-1000 km处衰变为电子-正电子对和光子。通过这种方式，巨大的能量（高达10^{54}尔格以上）可以以超相对论e^+e^-等离子体的形式沉积到重子密度较低的太空，即所谓的火球，它是观测到的伽马射线暴的起源。PGB参数所需的范围是：MeV量级的质量，与核子的耦合为g_{aN} ~几个x 10^{-6}，与电子的耦合为g_{ae} ~几个x 10^{-9}。有趣的是，耦合常数的范围与不可见轴子的范围相对应，其佩切-奎因对称性破缺标度为V ~几× 10^5 GeV，但PGB的质量比这种标度对轴子的要求大许多个数量级。无论是现有的实验数据还是天体物理学和宇宙学的论据都不能排除这种超大质量轴子，但是相关参数的窗口在未来的实验范围内。另一个令人兴奋的点是，我们的机制可以解释一些伽玛暴与Ib/c型超新星的关联，只要它们的祖星半径约为10^4 km。最后，它还可以帮助超新星II型爆炸：从坍缩恒星的核心发射并在外壳中衰变的PGB将沉积10^{51}尔格量级的动能。这样，这种类轴子粒子的发射可以为理解伽马射线暴和超新星爆炸提供一个独特的理论基础。
1999-11-15 astro-ph hep-ph
A flashing beacon in axion inflation: recurring bursts of gravitational waves in the strong backreaction regime
赝标量暴胀子与规范场的耦合会产生一定量的密度扰动和对暴胀子速度非常敏感的引力波。这自然会导致增强的GW在（相对）小的尺度上，在CMB之后退出视界，并且可以通过各种GW观测站（从脉冲星定时阵列到天体测量，到星载和地基干涉仪）进行探测。这种产生发生在一个制度，其中规范场显着反作用的暴胀子运动。与先前的假设相反，最近的研究表明，这种状态的特征是暴胀子速度的振荡行为，周期为~ ${\rm O } \left( 5 \right)$ e倍。爆发的GWs产生的速度的最大值，压印近周期性的颠簸在通货膨胀期间产生的GWs的频率依赖性频谱。这可以潜在地产生出现在相同或不同GW实验中的相关峰。
2023-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Novel standard candle: Collapsing axion stars
本文提出坍缩轴子星可作为新型标准烛光，通过其产生的射电暴（与快速射电暴特征相符）来约束哈勃常数 $H_0$，为解决 $H_0$ 张力提供新途径。
2024-11-02 gr-qc hep-ph
