Axions, WIMPs, proton decay and observable $r$ in $SO(10)$
本文研究含两个费米子10-plet的SO(10)轴子模型,通过暴胀后破缺轴子对称性并利用规范Z2对称性预言稳定WIMP暗物质,同时给出质子衰变、暴胀及可检验的n_s和r范围。
2022-07-21 hep-ph
Axion Dark Matter, Proton Decay and Unification
我们讨论了在大统一理论中预言QCD轴子质量的可能性。我们研究了DFSZ机制在可重正化SU(5)理论背景下的实现。在最简单的理论中,轴子质量可以在$m_a = (2-16)$ neV的范围内以良好的精度预测,并且轴子质量和质子衰变率的预测之间有很强的相关性。在这种情况下,我们预测的质子衰变通道与反中微子,$τ(p\to K^+ \barν) \lesssim 4 \times 10^{37} \text{ yr}$和$τ(p \to π^+ \barν) \lesssim 2 \times 10^{36}\text{ yr}$的上限。这个理论可以被认为是具有DFSZ机制的最小现实大统一理论,并且可以通过质子衰变和轴子实验得到充分的检验。
2019-12-21 hep-ex hep-ph
Axion Inflation, Proton Decay and Leptogenesis in $SU(5)\times U(1)_{PQ}$
我们在一个非超对称SU(5)模型中实现暴胀,该模型基于轴子场与引力的非最小耦合。等曲率波动被充分抑制,轴子组成的暗物质,质子寿命估计的顺序为8 e34 - 3e 35年,所观察到的重子不对称性产生通过非热leptogenesis。低标度有色标量的存在确保了标准模型规范耦合的统一,也有助于稳定电弱真空。
2018-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Ray Protons Illuminate Dark Matter Axions
宇宙射线质子在轴子或类轴子粒子(ALP)的空间均匀但随时间变化的场中传播,以一种让人想起在优选背景中带电粒子的切伦科夫辐射的方式发射光子。我们计算了光子的发射率和能谱,并讨论了利用目前正在建设的平方公里阵列探测光子的可能性。在非检测的情况下,约束可以放置在参数空间的ALP的质量之间的$10^{-7}$ eV和$10^{-5}$ eV的假设下,他们是暗物质的主要成分。
2011-08-16 astro-ph.HE hep-ph
Implication of the hidden sub-GeV bosons for the $(g-2)_μ$, $^8$Be-$^4$He anomaly, proton charge radius, EDM of fermions and dark axion portal
讨论了与核子和轻子耦合的隐标量粒子($S$)、赝标量粒子($P$)、矢量粒子($V$)和轴矢量粒子($A$)的新物理现象,它们对质子电荷半径、$(g-2)_μ$、$^8$ Be- $^4$ He反常和标准模型粒子电偶极矩(EDM)的贡献.特别是,我们估计的灵敏度NA 64 PDMATHAMT实验观察μ子丢失的能量事件涉及隐藏的标量和矢量粒子。该分析是基于{ \tt GEANT 4}蒙特卡罗模拟的信号过程的μ子散射的目标核$μN \to μN S(V)$,随后是不可见的玻色子衰变到暗物质(DM)粒子,$S(V)\to χχ$。轻亚GeV玻色子的存在可能解释观测到的μ子$(g-2)$异常。总结了原子$X17(J^P=0^-, 1^\pm)$玻色子与中子、质子和电子耦合的现有约束条件,并利用这些约束条件,通过Sachs形状因子的直接单圈计算,估算了$P$、$V$和$A$粒子对质子电荷半径的贡献.分析表明,相应的贡献可以忽略不计。我们还计算了五维算子的暗轴子门耦合的边界,这有助于轻子和中子的EDM。
2020-11-23 hep-ph
Searches for axion-like particles in proton-proton and ion-ion collisions at energies in the center of mass system of 5.02 TeV and 13 TeV
Institute for Nuclear Research NAS of Ukraine(乌克兰国家科学院核物理研究所)
研究通过建模轴子类粒子在高能碰撞中的产生截面,探索其作为暗物质的候选者,并分析其在不同碰撞条件下的衰变特性。
2024-01-12 hep-ph nucl-ex
A collider observable QCD axion
我们提出了一个模型,其中的QCD轴子是在TeV规模和可见的碰撞通过其衰变。共形动力学和强CP的考虑占的轴子耦合足够强的标准模型产生以及弱标度和轴子质量之间的重合。该模型预测额外的伪标量色八位字节的属性是完全由轴子属性渲染的理论可测试的。
2016-11-09 hep-ex hep-ph
Strong CP-Problem in Superstring Theory
本文将Ib ${\rm\acute{a}\tilde{n}}$ ez和L ${\rm\ddot{u}}$ st最近提出的四维超弦理论中强CP问题的解应用到Calabi-Yau型模型中,研究了它的唯象性质.在Calabi-Yau型模型中,轴子与中性规范流的解耦以及质子稳定性与轴子上的宇宙学束缚之间的相容性似乎是唯象上的难题。从质子稳定性的角度来看,DFSZ型不可见轴子机制在没有重额外色场的情况下工作,可能比KSVZ型轴子机制更有前途。
1992-05-20 hep-ph
Observable signatures of enhanced axion emission from protoneutron stars
利用广义相对论一维超新星(SN)模拟方法,研究了质子中子星(PNS)内部π介子诱导反应$π^- + p \rightarrow n + a$引起的轴子辐射增强的可观测特征,重点研究了超新星爆发后的早期演化,预测了前10 s中微子和轴子辐射的时间和光谱特征.π介子作为新的自由度被包含在热的和稠密的物质中。它们的热布居和它们在轴子产生中的作用都被一致地确定为包括由于它们与核子的相互作用而产生的影响。对于广泛的环境条件内遇到的PNS,我们发现,介子诱导的轴子生产占主导地位的核子核子韧致辐射过程。通过不断包括介子的作用,致密物质的状态方程和能量损失,我们的模拟预测强大的可辨别的特征中微子和轴子发射从银河系超新星,可以观察到在地面探测器。对于轴子耦合与当前的界限兼容,我们发现一个显着的抑制与时间的中微子光度在第一个10秒。这表明,从SN 1987 A的中微子信号得出的当前边界可以得到改善,未来的银河系超新星可能会提供更严格的约束。
2021-11-09 astro-ph.HE hep-ph
Unifying inflation and dark matter with the Peccei-Quinn field: observable axions and observable tensors
提出了一个高尺度暴胀模型,其中Peccei-Quinn(PQ)场的径向部分与引力的非最小耦合起暴胀子的作用,QCD轴子是暗物质.如果PQ场在暴胀期间位于比真空中更大的半径处,则$\mathcal{O}(H/2π)$在轴子场中的量子涨落将导致更小的角涨落。这改变了膨胀期间的有效轴子衰减常数$f_a$,并显著减少了等曲率模式的产生。这种机制打开了一个新的窗口,在参数空间中的范围$10^{12}\text{ GeV}\lesssim f_a\lesssim 10^{15}\text{ GeV}$的轴子衰变常数是兼容的可观察到的大$r$。$f_a$允许的精确范围取决于再加热的效率。该模型还预测了$r=10^{-3}$的最小可能值。新的窗口可以探索通过测量$r$可能与\textsc{Spider}和建议CASPEr实验搜索高$f_a$轴子。
2014-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Axion mass prediction from minimal grand unification
我们提出了一个现实的SU(5)模型中的Peccei-Quinn机制的最小实现,其中轴子质量直接连接到大统一尺度。考虑到质子衰变,对撞机搜索和规范耦合统一的约束,我们预测的轴子质量:$m_a \in [4.8, 6.6]$ neV。上限可以放宽到$m_a < 330$ neV,在调整质子衰变算子的味道结构的成本。预测的质量窗口将通过轴子暗物质实验ABRACADABRA和CASPER-Electric进行补充探测,这可能为质子衰变前的大统一尺度提供间接证据。
2018-07-25 hep-ex hep-ph
A new calculation of semi-exclusive axion-like particle production at the LHC
我们提出了一种新的计算轴子样粒子(ALP)生产的半排他性光子引发(PI)通道,即无论是与完整的传出质子或快度差距存在于最终状态,并与碰撞LHC质子之间没有颜色流。这是第一个完整的治疗这个过程中,占质子解离的可能性和生存因子的概率没有额外的质子-质子相互作用,包括其运动学和过程的依赖性。我们提出了预期的事件收益率的情况下,一个或两个质子被要求注册在前向质子探测器安装在与ATLAS和CMS。我们发现,这个过程可以是敏感的ALP质量和ALP光子耦合,特别是在中间质量区域目前未探测的区域。我们的计算在公开可用的SuperChic 4 Monte Carlo(MC)生成器中提供,并且可以传递到通用MC以进行最终状态的淋浴和强子化。
2023-02-22 hep-ex hep-ph
Are Isocurvature Fluctuations of the M-theory Axion Observable?
Banks和Dine最近证明了M理论自然地容纳了Peccei-Quinn轴子。由于轴子的衰变常数$F_a$大到$F_a \simeq 10^{15}-10^{16}$ GeV,在未来的轴子搜索实验中很难检测到晕轴子。然而,我们表明,在膨胀时期产生的M-理论轴子的等曲率波动是最有可能在未来的卫星实验中检测到的各向异性的宇宙微波背景辐射。
1997-03-07 astro-ph hep-ph hep-th
Fully Testable Axion Dark Matter within a Minimal $SU(5)$ GUT
本文提出了一个基于$SU(5)$规范对称性和全局$U(1)$ Peccei-Quinn对称性的最小大统一理论模型,预测了质量在0.1至4.7 neV范围内的超轻轴子暗物质,并指出该模型的整个参数空间可通过多个低能实验的协同作用被完全测试。
2023-07-24 hep-ph
R-Parity Violation Axiogenesis
我们证明了在超对称$R$ -宇称破坏耦合的$B-L$破坏的辅助下,QCD轴子场的旋转可以产生所观测到的重子丰度。强的sphaleron过程将轴子场的角动量转换成夸克手征不对称,而$R$ -宇称违反耦合将其转换成宇宙的重子不对称。我们专注于无量纲的情况下,$R$奇偶违反耦合与纹理的大统一理论和评论更一般的情况。超对称粒子的轴子衰变常数和质量谱受到大爆炸核合成、质子衰变的$R$ -宇称破坏和Peccei-Quinn对称性破缺场的成功热化的约束。轴子暗物质可能是由轴子旋转产生的,对于$10^{10}$ GeV以下的轴子衰减常数,通过动力学失准机制,或通过传统的失准机制,对于$10^{11-12}$ GeV。可行的参数区域可以通过质子衰变和轴子搜索来探测。这种情况也可能与对撞机实验有关,包括寻找长寿粒子和观测引力波。
2021-10-11 hep-ph
Observable dark radiation from cosmologically safe QCD axion
我们提出了一个QCD轴子模型,它避免了宇宙学畴壁问题,引入了一个整体的SU(3)_f族对称性,我们嵌入了不需要的PQ离散对称性。SU(3)_f和PQ对称性的自发破缺预言了八个NG玻色子和轴子,它们都对宇宙中的暗辐射有贡献。从暗辐射的标准模型预测的推导可以通过未来对CMB波动的观测来观察。我们的模型还预测了一个相当大的异国情调的K介子衰变率,这是勉强符合目前的对撞机数据,并将通过未来的对撞机实验进行测试。
2015-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Gamma-ray production in the cosmic-ray -- dark matter scattering as a probe of the axion-like particle -- proton interaction
Federal University of Pelotas(佩洛塔斯联邦大学);CEA Saclay, Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学塞莱-萨克莱法国原子能和替代能源委员会研究中心);Universidade de São Paulo, Instituto de Física de São Carlos(圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所)
研究高能宇宙射线质子与轴子类粒子散射产生高能伽马射线的机制,展示地面高能伽马射线观测站可探测轴子-质子耦合常数,揭示其在QCD轴子暗物质模型中的应用潜力。
2026-03-19 astro-ph.HE hep-ph
On the IR/UV flavour connection in non-universal axion models
本文研究非普适轴子模型中红外与紫外味破坏的关联,在PQ-2HDM框架下例证该关系,并讨论轴子味物理与重径向模信号的相互作用,指出味可观测量、LHC直接搜寻与标准轴子物理具有强互补性。
2023-06-12 hep-ph
One-loop proton decay from Peccei-Quinn symmetry
Czech Technical University in Prague(布拉格捷克技术大学);Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University in Prague(布拉格捷克技术大学实验与应用物理研究所)
将标准模型的偶然B+L对称性提升为PQ对称性,通过单圈图实现自发质子衰变,并预测了质子衰变通道和轴子-光子耦合的可检验信号。
2026-09-07 hep-ph
Axion Production from Landau Quantization in the Strong Magnetic Field of Magnetars
我们利用精确的量子计算来探讨磁星强磁场存在下电子和质子的轴子发射。轴子是通过强磁场产生的朗道能级之间的跃迁发射的。由质子发射的轴子的光度比电子的大得多,并随着物质密度的增加而变强。轴子发射冷却被证明是远远大于中微子冷却的Urca过程。因此,地壳中的轴子发射可能对磁星的冷却有重要贡献。然而,在高密度核心中,它可能会导致磁星的加热。
2017-07-03 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Spontaneous proton decay and the origin of Peccei-Quinn symmetry
我们提出了一个新的解释Peccei-Quinn对称性的标准模型,确定它与轴$B + L$对称性,即$U(1)_{PQ} \equiv U(1)_{γ_5(B+L)}$。这种新的解释保留了Peccei-Quinn强CP问题解的所有吸引人的特征,但也导致了其他一些新的和有趣的结果。由于$U(1)_{PQ} \equiv U(1)_{γ_5(B+L)}$的识别,轴子也表现出类似于马约伦的行为,在自发对称性破缺后,中微子会产生小的跷跷板质量。这种鉴定的另一个新特征是自发的(也是手性的)质子衰变现象,其衰变率与轴子衰变常数有关。指出了可以用来检验这种解释的低能过程。
2019-02-01 hep-ph
Extending the constraint for axion-like particles as resonances at the LHC and laser beam experiments
我们研究了在大型强子对撞机(LHC)上发现类轴子粒子(ALP)的可能性,类轴子粒子是弱耦合到标准模型场的赝标量。我们的重点是耦合到电磁场,这将诱导光的异常光的散射光的ALP。这可以直接在质子和重离子碰撞中的LHC的超周边碰撞中的光子对的中心排他产生中探索。我们认为非标准的碰撞模式的大型强子对撞机,如氩-氩碰撞在$\sqrt{s_{NN}} = 7$ TeV和质子-铅碰撞在$\sqrt{s_{NN}} = 8.16$ TeV访问区域中的参数空间中的补充以前考虑的铅-铅或质子-质子碰撞。此外,我们表明,使用激光束的相互作用,我们可以约束ALP的折射率的共振偏差,引起的异常光的光散射效应。如果我们结合上述方法,ALP可以探测到从eV尺度到TeV尺度的广泛质量范围。
2019-06-19 hep-ph physics.optics
Electroweak precision test of axion-like particles
本文研究轴子类粒子对电弱精确观测量的贡献,给出任意质量下的贡献公式,并通过全局拟合分析发现只有粒子质量大于500 GeV且双光子耦合被抑制时才能解释CDF的W玻色子质量偏差。
2023-05-16 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
Single and double polarization observables in timelike Compton scattering off proton
我们研究了质子外轻子对的光生,目的是通过广义部分子分布(GPD)理论研究质子夸克结构。在导出了贡献于$γP\to P' e^+e^-$、类时康普顿散射和Bethe-Heitler过程的过程的振幅之后,我们用广义光子晶体(GPD)计算了价电子区的所有非极化、单束和双束靶自旋观测值。
2015-01-01 hep-ph
Axions in the Early Universe
强CP问题的Peccei-Quinn解提供了一个富有宇宙学意义的框架。如果早期有热浴,热轴子的产生是不可避免的。浴粒子的散射和衰变过程可以将相对论性轴子倾倒在原始等离子体中,如果产生大量的粒子,它们可以在探测早期和晚期宇宙的宇宙学观测中留下可观测的特征。我们提出了最近的和显着的改进计算的轴子生产率为不同的情况下,并应用这些结果来预测生产的轴子的丰度。最后,我们提供更新的宇宙学界限的QCD轴子质量。
2022-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Baryonic Axion in neutron-antineutron oscillation
研究轴子等暗物质候选者如何通过最一般耦合框架参与 $Δ\mathcal{B} = 2$ 的中子-反中子振荡,发现 ALPs 模型存在不受限的 Rabi 共振,而 QCD 轴子的 Goldstone 特性可排除大部分情景。
2024-12-19 hep-ph
The Spectrum of the Axion Dark Sector, Cosmological Observable and Black Hole Superradiance Constraints
一致的量子引力框架经常预言大量超轻赝标自由度的存在,形成弦轴宇宙的唯象景观。额外维度的紧致流形和真空的复杂性决定了这些场可能具有跨越数十年的宇宙学重要尺度的参数。对双星和超大质量黑洞系统的天体物理观测可以通过超辐射现象排除某些超轻质量玻色子的存在。在这项工作中,它示出了如何使用这些测量来约束多玻色子场论的质量的统计分布的属性,受到轴子场对准模型和M理论中的弦轴向的明确实现的启发。这样的方法可以排除$N_{\rm ax} \geq 30$类轴子场的范围内的质量分布宽度和中心值跨越许多数量级,涵盖了重要的暗扇区和大统一理论的轴子现象。这是证明了在弦论和M-理论,在某些情况下的质量分布采取普遍形式的随机矩阵理论中发现的几个例子的轴子。
2018-11-14 hep-ph hep-th
Axion Quality from Exact Proton Stability
CERN(欧洲核子研究中心);University of Cambridge(剑桥大学);University of Basel(巴塞尔大学)
本文提出一种由轻子味非普适$\boldsymbol{\rm U(1)_X}$希格斯机制生成的无反常$\boldsymbol{\rm Z_9}$对称性,结合手征重夸克领域得到高质量QCD轴子,可实现精确质子稳定性,还能与热轻子生成共存以构成全部暗物质。
2026-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Phenomenology of axion-like particles with universal fermion couplings -- revisited
本文重新探讨了具有普适费米子耦合的类轴子粒子唯象学,分析了不同产生通道随质子碰撞能量和实验位置变化的层级与不确定性,并改进计算了强子衰变模式。
2024-04-02 hep-ph
Turbulent axion-photon conversions in the Milky-Way
银河磁场可以触发光子和类轴子粒子(ALP)之间的转换,导致可观察光子光谱的特殊特征。以前的研究只考虑了磁场的规则分量。然而,观测结果一致表明,存在一个额外的湍流分量,具有类似的强度,并在几个10 $\,$ pc的尺度上相关。我们研究了湍流磁场对ALP-光子转换的影响,用数值和解析的方法描述了这种影响。我们表明,湍流磁场可以改变转换概率的两个因素,并可能导致可观察到的不规则性,从不同的天体物理来源的可观察到的光子光谱。
2021-07-07 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the structure of the proton through polarization observables in l p \to jet X
本文给出了轻子-质子碰撞中喷注产生的一组完整的极化观测结果,其中末态轻子没有被观测到。计算是在玻恩图的水平上进行共线因式分解的。对于所有的观测值,我们还提供了一个潜在的未来电子离子对撞机的典型运动学的数值估计。在此数值研究的基础上,横向单靶自旋非对称性的前景是特别有希望的。这个可观测量由一定的夸克-胶子关联函数给出,它与横向动量相关的Sivers部分子分布有直接关系。
2011-06-17 hep-ph
Composite Supersymmetric Axion-Dilaton-Dilatino System and the breaking of Supersymmetry
用有效拉格朗日方法研究了隐$SU(N)$规范群标度对称性、手征对称性和超共形对称性的自发破缺。相关的低能自由度被认为是与这三个破缺对称性相关的复合戈德斯通粒子。超对称性是自发破缺的大$N$限制和软破缺条款中的可观察部门产生的,连同nonrenormalisable Nambu-Jona-Lasinio型相互作用。
1993-07-19 hep-ph
String compactification, QCD axion and axion-photon-photon coupling
指出了在超弦紧化中实现亚eV可观测的QCD轴子还存在一些需要克服的问题。给出了轴子衰变常数的一般表达式。对于大的畴壁数$N_{DW}$,轴子衰减常数可以从标量单态VEV的一般值显著降低。全面研究了最近的$Z_{12-I}$模型中的Yukawa耦合结构,包括向实际夸克和轻子质量的不可重整化项。在这个模型中,我们发现一个近似的整体对称性和真空,使一个QCD轴子的结果,但它的衰变常数是在大统一尺度。在满足夸克和轻子质量矩阵条件的实际真空中计算了轴子-光子-光子耦合。这是第一次在实际弦紧化中计算$c_{aγγ}$:$c_{aγγ}={5/3}-1.93\simeq -0.26$ .
2007-01-13 hep-ph
New Observables for Direct Detection of Axion Dark Matter
我们提出了新的信号,用于直接探测超轻暗物质,如轴子。轴子或类轴子粒子(ALP)暗物质可以被认为是一个背景,经典领域。我们认为耦合这个领域引起的可观察到的影响,包括核电偶极矩,轴向核子和电子的时刻。这些力矩以实验室中可获得的频率(~ kHz至GHz)快速振荡,由暗物质质量给出。因此,与WIMP探测相反,我们不是寻找单个暗物质粒子的硬散射,而是寻找整个经典暗物质场的相干效应。我们计算当前的界限,这样的时间变化的时刻,并考虑利用NMR方法来搜索诱导自旋进动的技术。这些技术探测的参数空间远远超出了目前的天体物理学极限,并显着扩展了实验室探测。自旋进动是寻找这些超轻粒子的一种方法,但很可能有许多新类型的实验可以利用这种时变时刻来寻找暗物质。
2013-09-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Leptoquarks, axions and the unification of B, L, and Peccei-Quinn symmetries
本文系统地分析了由细夸克和双夸克补充的轴子模型。在后一种状态之间以及它们之间开启一些耦合,就可以将佩切-奎因对称性与重子(B)和轻子(L)数统一起来,这样一来,轴子就与三种$U(1)$对称性的自发破缺联系在一起。讨论了B和L破坏的所有可能的四费米子和六费米子模式,包括用$ΔB = 1$和$ΔL = \pm 1, \pm 3$引起质子衰变的模式,用$ΔB = 2$引起中子反中子振荡的模式,以及用$ΔL = 2$引起Majorana中微子质量的模式。还构造了一个或两个轴子场必然出现在任何B和/或L违反运营商的情况。核子衰变必然会涉及末态的轴子,而中子-反中子振荡只会发生在轴子背景中。这可能对中子寿命之谜产生影响,更普遍地说,为新的现象学和宇宙学应用打开了大门。
2022-09-22 hep-ph
Flavor probes of axion-like particles
轴子和类轴子粒子(ALP)是标准模型(SM)高能扩展的低能产物。我们研究了具有变味耦合的ALP的现象学,并在一般ALP有效场论中对夸克和轻子变味观测量进行了全面的分析。研究的观测量包括稀有介子衰变,中性介子的味振荡,稀有轻子衰变和偶极矩。我们推导出的一般ALP耦合作为其质量的函数的界限,始终考虑到ALP的寿命和分支比。我们进一步计算了夸克的变味效应,这些效应是由新的物理尺度和测量尺度之间的运行和匹配引起的。这使我们能够获得基准ALP模型的界限,其中只有一个单一的(无味或风味通用)ALP耦合到SM粒子是目前在新的物理尺度,在这种情况下,我们强调的互补性和竞争力的风味边界与来自对撞机,束流收集器和天体物理测量的约束。我们发现,搜索在介子衰变产生的ALP提供了一些最强的限制MeV-GeV的质量范围内,即使是最无味的ALP模型。同样,我们讨论的相互作用的风味保存和风味违反耦合的ALP轻子,发现轻子风味违反观测的约束一般强烈依赖于两者。此外,我们分析了ALP是否可以提供各种实验异常,包括在罕见的B介子衰变,测量在ATOMKI和KTeV实验,并在异常的磁矩的μ子和电子中观察到的解释。
2021-10-20 hep-ph
Observable Proton Decay from Planck Scale Physics
在标准模型中,不存在dim-5 $ΔB \neq 0$算符,因此普朗克尺度引起的质子衰变振幅至少被$1/M^2_{P \ell}$抑制。如果标准模型被一个轻的、非单态色玻色子扩充,那么$O(1/M_{P \ell})$质子衰变振幅是可能的。这些总是保存$B+L$,因此主要的衰变模式是$p \rightarrow Π^+ ν$和$p \rightarrow Π^+ Π^+ \ell^-$,其中$Π^+ = π^+$或$K^+$。
2012-09-27 hep-ph
Disentangling axion-like particle couplings to nucleons via a delayed signal in Super-Kamiokande from a future supernova
本文提出利用未来邻近超新星中类轴子粒子与质子散射产生的约30 MeV延迟光子信号,在超级神冈等探测器中探测ALP-质子耦合,并结合约7 MeV氧退激发信号区分ALP与质子和中子的耦合。
2024-12-27 astro-ph.CO hep-ph
Flavourful Axion Phenomenology
我们提出了一个全面的讨论美味的轴子的现象学,包括标准的Peccei-Quinn(PQ)轴子,与强$CP$问题的解决方案,和非标准的类轴子粒子(ALP)。给出了美味轴子-费米子和轴子-光子耦合,计算了含有美味轴子的重介子($K$,$D$,$B$)衰变的分支比.我们还计算了轴子与重介子$ K^0 $、$ D^0 $、$ B^0 $和$ B_s^0 $之间的混合,它影响介子振荡几率和质量差.混合也有助于介子衰变成轴子和轴子衰变成两个光子,并可能与ALP有关。我们讨论了带电轻子味道违反衰变涉及的形式$\ell_1 \to \ell_2 a (γ) $的末态轴子,以及$ μ\to eee $和$ μ-e $转换。最后,我们描述了一个特殊的“A到Z”Pati-Salam模型,其中PQ对称性意外出现,由于离散味对称的现象。在这里,所有的轴子耦合固定的味道数据,导致尖锐的预测和相关性的味道依赖的观测。
2018-08-15 hep-ph
New Bounds on Heavy QCD Axions from Big Bang Nucleosynthesis
Institute for Basic Science (IBS)(韩国基础科学研究院);Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)(韩国基础科学研究院宇宙理论物理中心);Florida State University(佛罗里达州立大学);High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构)
研究利用大爆炸核合成对重QCD轴子寿命设定了严格上限,结合强子衰变影响,提出更精确的约束。
2026-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Color Unifed Dynamical Axion
我们考虑一个扩大的色扇区,解决了强CP问题,通过新的无质量费米子。一个统一的色群自发地分裂成QCD和另一个限制群,由于小尺寸的瞬子,提供了一个自然大的轴子质量$m_a$的来源。这个额外的轴子质量源自动遵守真空的对齐,确保低能量CP守恒真空。该机制并不吸引SM的$Z_2$“镜像”副本,也不需要在统一尺度上对与轴子相关的耦合进行任何微调。没有轻的轴子,而且反常的是,较轻的光谱包含的是不育的费米子。轴子尺度$f_a$可以自然地降低到几TeV,并且具有比这个尺度更轻的有色伪标量的奇异光谱,只能通过强相互作用在对撞机上观察到。的$\{m_a, f_a\}$参数空间,它允许强CP问题的解决方案,从而扩大远远超出了不可见的轴子模型。
2018-05-16 hep-ph
Five dimensional $SU(5) \times U(1)_{\rm PQ}$ grand unification
提出解决强 CP 问题的五维大统一模型,通过边界条件破缺规范群并解释质量劈裂与 QCD axion 的产生,预测了质子衰变信号且统一了大统一与 axion 衰变尺度。
2025-05-19 hep-ph
Constraints on axion-like dark matter from a SERF comagnetometer
本研究利用NASDUCK合作组的SERF共磁力计,通过一个月搜索,对轴子类暗物质与中子和质子的耦合给出了超越天体物理约束的地面限制,首次可靠约束了质子耦合,覆盖了新的参数空间。
2025-09-25 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Cosmic Axion Bose-Einstein Condensation
QCD轴子是冷暗物质的一个很好的候选者。冷轴子是在早期宇宙中通过真空重排列、轴子弦衰变和轴子畴壁衰变产生的。我们发现,冷轴子通过它们的引力自相互作用热化,并形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。因此,轴子暗物质的行为与其他提出的暗物质形式不同。差异是可以观察到的。
2017-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Audible Axion Magnetogenesis: Linking Intergalactic Magnetic Fields and Gravitational Waves
Johannes Gutenberg-Universität Mainz(约翰内斯·古腾堡美因茨大学);Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(卡尔斯鲁厄理工学院);Goethe University(歌德大学)
本文研究了轴子通过陷阱失配机制产生引力波和星系间磁场的关联,探讨了轴子与标准模型光子耦合在宇宙早期产生的超冷却效应及由此引发的引力波信号和磁场生成。
2026-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Inflationary Axion Cosmology Beyond Our Horizon
在具有大的轴子衰变常数的轴子暗物质理论中,CMB中的温度变化对初始轴子场的扰动极其敏感,这使得人们可以对膨胀的总量设定一个下限。最严格的边界来自轴子弦,对于轴子衰变常数f=10^17 GeV,目前可以在6 × 10^16光年的距离上观察到,这几乎是我们视界的1000万倍。
2008-09-07 astro-ph hep-ph nucl-th
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
The Good Qualities of the Weak Axion
University of Southern Denmark(南丹麦大学);Durham University(杜伦大学)
本文提出电弱扇区拓扑磁化率催生优质弱轴子aW,其衰变常数受恒星冷却约束(fW≳1000 TeV),质子衰变限制新物理尺度(Λ≳10^12 GeV),未来中微子实验可检验该范式。
2025-10-15 hep-ph hep-th
Grand Unification and Proton Stability Near the Peccei-Quinn Scale
我们表明,在一个$SU(2)\otimes U(1)$模型与DSF一样看不见的轴子它是可能的,以获得(i)的收敛的三个规范耦合常数在一个能量标度附近的Peccei-Quinn标度;(ii)正确的值为$\sin^2\hatθ_W(M_Z)$ ;(iii)质子的稳定的循环$Z_{13}\otimes Z_3$对称性,也稳定的轴子作为一个解决方案的强CP问题。在三个耦合常数的收敛性和对$Z$峰处弱混合角的预测方面,该模型与用$μ_{\rm SUSY}=M_Z$建立的最小超对称标准模型一样好。我们还考虑了具有六个和七个希格斯二重态的标准模型。主要的计算是在1-loop近似下完成的,但我们简要地考虑了2-loop的贡献。
2004-07-06 hep-ph hep-th
QCD topology and axion's properties from Wilson twisted mass lattice simulations
我们给出了$120<T<600$ MeV温度范围内$N_f=2+1+1$ QCD中的拓扑磁化率和手征观测值的结果。晶格模拟进行威尔逊扭曲质量费米子在物理π介子,奇怪和魅力的质量。在高$T$区$T\gtrsim 300$ MeV,手征观测量服从首阶Griffith解析性,拓扑磁化率服从幂律衰减,与瞬子稀气体模型相同.利用测得的拓扑磁化率估计了QCD轴子的质量。由此产生的轴子质量约束与我们以前的研究在更高的π介子质量。
2021-11-30 hep-lat hep-ph hep-th
Observable windows for the QCD axion through $N_\text{eff}$
我们发现,当QCD轴子直接耦合到夸克与$c_q/f \, \partial_μa \, \bar{q} γ^μγ^5 q$,如在DFSZ模型中,在早期宇宙中的温度$1 \, {\rm GeV}\lesssim T \lesssim 100 \,{\rm GeV}$的主导生产机制是通过$q \bar{q} \leftrightarrow g a$和$q g \leftrightarrow q a$,其中$g$是胶子。不同的重夸克$q_i$可以产生一个热轴子背景,它在温度$T_i$处发生变化:(1)顶夸克在$T_t \lesssim 100 \, {\rm GeV}$,$f/c_t \lesssim 3\times 10^8 {\rm GeV}$ ;(2)底夸克在$T_b \lesssim m_b$,$f/c_b\lesssim 8\times 10^{7} {\rm GeV}$ ;(3)魅夸克在$T_c \lesssim m_c $,$f/c_c \lesssim 5\times 10^{7} {\rm GeV}$。这些情况中的每一种都对应于在$0.027 \leq ΔN_\text{eff}\leq 0.031$、$0.037 \leq ΔN_\text{eff} \leq 0.039$和$0.039 \leq ΔN_\text{eff}$分别给出的窗口中对相对论自由度的有效数目的…
2018-05-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Spin observables in antiproton-proton to AntiLambda-Lambda and density-matrix constraints
自旋密度矩阵的正性条件将反质子-质子反应的自旋观测量限制为反λ-λ,导致模型无关的非平凡不等式。简要介绍了形式主义和不等式的例子。
2005-08-29 hep-ph nucl-th
Discovery prospects for photophobic axion-like particles at a 100 TeV proton--proton collider
Wuhan University of Technology(武汉理工大学);Central China Normal University(华中师范大学);Beihang University(北京航空航天大学)
研究在100 TeV质子对撞机上通过电弱相互作用探测光避轴子状粒子的前景,分析其衰变通道及探测灵敏度。
2026-02-17 hep-ex hep-ph