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
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
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
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
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
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
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
A search for bremsstrahlung solar axions using the Majorana low-background BEGe detector at Kimballton (MALBEK)
一个低本底、高纯度的锗探测器已经被用来寻找低能量、韧致辐射产生的太阳轴子的证据。将$1.36\times 10^{-11}$ $(95% CL)$的一个上界放在DFSZ模型轴子与电子的直接耦合上。马约拉纳示范阵列的点接触锗探测器的太阳轴子的灵敏度的前景进行了讨论的背景下，独立的模型每年调制由于地球-太阳距离的季节性变化。
2014-03-17 astro-ph.HE 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
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
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
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
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
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
Constraints on the axion-electron coupling for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung
对康普顿过程（$γ+e^-\rightarrow e^-+A$）和类韧致辐射过程（$e^-+Z \rightarrow Z+e^-+A$）产生的太阳轴子进行了研究。在这两种情况下的轴子通量取决于轴子-电子耦合常数。寻找$^{169}\rm{Tm}$低核能级的共振激发：$A+^{169}$ Tm $\rightarrow ^{169}$ Tm $^*$ $\rightarrow ^{169}$ Tm $+ γ$（8.41 keV）。Si（Li）探测器和$^{169}$ Tm靶安装在低本底装置内，用于探测8.41 keV的$γ$ -射线。由此得到了一个新的与模型无关的轴子-电子耦合和轴子-核子耦合的约束条件：$g_{Ae}\times|g^0_{AN}+ g^3_{AN}|\leq 2.1\times10^{-14}$。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子-电子耦合和轴子质量$g_{Ae}\times m_A\leq3.1\times10^{-7}$ eV（90% c.l.）的上限。对于DFSZ和KSVZ模型，轴子质量的极限分别为$m_A\leq$ 105 eV和$m_A\leq$ 1.3 keV（90% c.l.）。
2011-01-12 astro-ph.SR hep-ex 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
Prospects on the Detection of Solar Dark Photons by the International Axion Observatory
本文研究仅通过动力学混合与普通物质耦合的暗光子模型，计算太阳暗光子到达地球的通量，从太阳暗光子来源分析和IAXO充气阶段可探参数空间预测两方面拓展理论，为国际轴子天文台探测太阳暗光子提供前景分析。
2024-07-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
NuSTAR as an Axion Helioscope: probing axion-nucleon and axion-electron couplings
Università di Torino（都灵大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；University of Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校莱因韦伯理论物理研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
利用2020年太阳极小期NuSTAR的X射线观测数据，通过太阳大气磁场中轴子-光子转换过程，对轴子-电子和轴子-核子耦合强度给出了新的限制。
2026-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
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
Probing high-energy solar axion flux with a large scintillation neutrino detector
我们研究了$p(d,\, ^{3}{\rm He})a$反应产生的5.49 MeV太阳轴子通量，并分析了江门地下中微子观测站（JUNO）即将开展的大型地下中微子振荡实验对探测该通量的潜力。JUNO探测器可以通过各种过程来揭示轴子，例如康普顿和逆普里马科夫转换，以及通过它们在探测器内衰变为两个光子或电子-正电子对。我们进行了详细的数值分析，以预测不同的组合的轴子-电子（$ g_{ae} $），轴子-光子（$g_{aγ}$），和isovector轴子-核子（$ g_{3aN} $）耦合的灵敏度，使用预期的JUNO数据为不同的基准值的轴子质量在一个模型独立的方式。我们发现JUNO将Borexino的电流边界提高了大约一个数量级，并且在中微子实验中具有最好的灵敏度。
2022-09-23 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Limits on the axion-photon coupling from Chandrayaan-2 observations
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究所）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（博帕尔印度科学与教育研究院）
利用Chandrayaan-2观测到的2019-20年太阳宁静期软X射线数据，研究了轴子与光子耦合常数g_{aγγ}的限制，得出在95%置信水平下，轴子质量m_a < 5×10^-4 eV时，g_{aγγ} < (0.50-2.26)×10^-10 GeV^-1。
2026-03-23 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
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
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
Search for solar Kaluza-Klein axions in theories of low-scale quantum gravity
我们探讨的物理潜力的地面探测器观测来自太阳的轴Kaluza-Klein激发的背景下，低尺度量子引力的高维理论。在这些理论中，较重的卡鲁扎-克莱因轴子相对较短，可以通过它们的双光子衰变模式的巧合触发来检测。由于预期的太阳轴子激发的多重性很高，我们发现实验对基本Peccei-Quinn轴子质量的灵敏度高达$10^{-2}$ eV（对应于有效的轴子-光子耦合$g_{aγγ} \approx 2.\times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$）在具有2个额外维度和100 TeV量级的基本量子引力标度$M_{\rm F}$的理论中，并且在具有3个额外维度和$M_{\rm F}=1$ TeV的理论中高达$3.\times 10^{-3}$ eV（对应于$g_{aγγ} \approx 6.\times 10^{-13}$ GeV $^{-1}$）。为了比较，根据最近的数据从最低水平的地下实验，我们得出的实验极限：$g_{a γγ} \stackrel{<}{{}_\sim} 2.5\times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$和$g_{a γγ} \stackrel{<}{{}_\sim} 1.2\times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$在上述理论与2和3大紧凑的尺寸，分别。
2000-10-09 hep-ph
Search for axioelectric effect of solar axions using BGO scintillating bolometer
用BGO探测器在低本底条件下探测了$ p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的太阳轴子的轴电吸收。在90%的置信水平下，得到了一个与模型无关的轴子-核子和轴子-电子耦合常数的极限值：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$。对质量在（0.1 - 1）MeV范围内的强子轴子$|g_{Ae}| \leq (0.96 - 8.2)\times 10^{-8}$，得到了轴子-电子耦合的约束条件.
2014-09-08 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Search for Solar Axions Produced in $p(d,\rm{^3He})A$ Reaction with Borexino Detector
使用Borexino探测器对$p+d\rightarrow\rm{^3He}+A (5.5 \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子进行了搜索。轴子到光子的康普顿转换，${\rm A}+e\rightarrow e+γ$，轴电效应，${\rm A}+e+Z\rightarrow e+Z$，轴子到两个光子的衰变，${\rm A}\rightarrow2γ$，和逆Primakoff转换的核，${\rm A}+Z\rightarrowγ+Z$，被认为是。轴子-电子（$g_{Ae}$）、轴子-光子（$g_{Aγ}$）和等矢量轴子-核子（$g_{3AN}$）耦合的模型独立极限得到：$|g_{Ae}\times g_{3AN}| \leq 5.5\times 10^{-13}$和$|g_{Aγ}\times g_{3AN}| \leq 4.6\times 10^{-11} \rm{GeV}^{-1}$在$m_A <$ 1 MeV（90% c.l.）。这些限制比以前使用核反应堆和加速器的实验室实验中获得的限制强2-4个数量级。
2012-03-28 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Gravitationally bound axions and how one can discover them
正如最近在\cite{Fischer:2018niu}中提出的，太阳和地球中存在一种全新的轴子产生机制。然而，在以前的研究中，非常慢的轴子的作用被忽视，因为它的贡献微不足道的总轴子生产的这一新机制。在目前的工作中，我们特别侧重于分析的非相对论性轴子，将被太阳和地球，由于引力捕获。这些低能轴子（低于逃逸速度）的相应发射率非常小。然而，这些轴子将在它们的生命周期（即45亿年）内由太阳和地球积累，这大大提高了发现的潜力。这些计算是基于所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型。该模型最初是作为当DM和可见物质密度假设为相同数量级值时观察到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释而发明的，而与轴子质量$m_a$或初始失准角$θ_0$无关。给出了一个非常合理的强度的极端紫外线（EUV）辐射的太阳日冕作为一个结果的AQN湮灭事件与太阳能材料。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轴子。这些轴子的通量是明确地固定在这个模型中，并表示在EUV光度从太阳日冕。我们对这些引力束缚的轴子的潜在发现做一些评论。
2019-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
Theoretical Estimate of the Sensitivity of the CUORE Detector to Solar Axions
本文计算了CUORE探测器对太阳中通过Primakoff过程产生的轴子和通过逆相干Bragg-Primakoff过程探测到的轴子的潜在灵敏度。使用密度泛函理论计算转换率的电子密度和实际期望的能量分辨率和背景的CUORE。蒙特卡罗计算$5~$ y $\times741~$ kg= $3705~$ kg y的曝光进行了分析，使用时间相关的理论依赖于时间的计数率的个别事件，并导致预期的限制的轴子质量小于$100$ eV的轴子-光子耦合$g_{aγγ}<3.83\times 10^{-10}~GeV^{-1}$。
2015-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Experimental evidence of dark matter axions identical to solar axions and the absence of the "fifth" carrier force for the Higgs field
本文基于太阳轴子光度与捕获 ADM 的实验证据，提出热轴子暗物质演化为 ADM、重子物质及相干温暗物质轴子的混合模型，并指出 Higgs 场不存在“第五”载力子。
2023-08-15 hep-ph
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
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
Experimental Search for Solar Axions via Coherent Primakoff Conversion in a Germanium Spectrometer
结果报告的实验搜索的独特的，快速变化的时间模式的太阳轴子相干转换成光子通过Primakoff效应在单晶锗探测器。预测这种转换时，轴子是在一个布拉格角与晶面入射。对阿根廷Sierra Grande的1 kg DEMOS探测器的约1.94 kg.yr数据进行分析，得到一个新的实验室约束，其轴子-光子耦合为$g_{aγγ} < 2.7\cdot 10^{-9}$ GeV $^{-1}$，与轴子质量无关，最高可达~ 1 keV。
1997-08-01 astro-ph hep-ph
Axion-like Particle Conversion in the Solar Magnetic Field
该研究探讨太阳磁场中类轴子粒子与光子的转换现象，利用NuSTAR观测数据对ALP-光子耦合施加严格约束。
2025-01-27 astro-ph.CO 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
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
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
Astrophysical Axion Bounds
高温稠密等离子体的轴子辐射是恒星能量损失的一个新通道。观测结果包括太阳声速剖面的修改，太阳中微子通量的增加，球状星团恒星氦燃烧寿命的减少，加速白矮星冷却，以及超新星SN 1987 A中微子爆发持续时间的减少。我们审查和更新这些参数，并总结由此产生的轴子约束。
2006-11-28 hep-ph
Prospects for solar axions searches with crystals via Bragg scattering
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（目前还不能用其他技术探测到），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。将这种技术应用于正在Canfranc地下实验室采集数据的COSME锗探测器，可获得95%的C.L.极限g_a < 2.8 10^-9 GeV^-1。
1999-12-23 astro-ph hep-ph
Solar axions cannot explain the XENON1T excess
我们认为，在太阳轴子的解释，最近的XENON1T过剩是站不住脚的天体物理观测的恒星演化。我们讨论了为什么太阳轴子流的发射强度足以解释异常数据会从根本上改变某些类型的恒星在色星等图中的分布的原因，也会与一定数量的其他天体物理观测相冲突。从数量上看，差异的显著性范围从脉冲白矮星周期变化率的$3.3σ$到$R$参数和$M_{I,{\rm TRGB}}$的$19σ$。
2020-07-30 astro-ph.GA astro-ph.SR hep-ex
Dynamic solar Primakoff process
本文利用线性响应理论建立太阳 Primakoff 过程的动态描述，发现集体电子取代离子主导光子—轴子转换，但轴子通量较静态估算仅降低 1–2%。
2024-04-05 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
Re-examining the Solar Axion Explanation for the XENON1T Excess
XENON 1 T合作已经观察到在$5~\mathrm{keV}$以下的电子反冲事件超过已知的背景，这可能源于超越标准模型的物理学。太阳轴子是一个动机很好的模型，被提出来解释过剩，尽管它与天体物理观测有矛盾。来自太阳的轴子可以通过轴子-电子耦合被氙原子中的电子吸收。同时，它们也可以通过轴子-光子耦合的逆Primakoff过程与原子散射，从而发射光子并模拟电子反冲信号。我们发现后一个过程不能忽视。在探测中包括通过逆Primakoff产生的$\rm{keV}$光子之后，与天体物理约束的紧张关系可以显著降低。我们还探讨了涉及额外的新物理的方案，以进一步缓解与天体物理界的紧张局势。
2020-12-24 hep-ex 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
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
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
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
Theory for the Direct Detection of Solar Axions by Coherent Primakoff Conversion in Germanium Detectors
假设轴子存在，并在太阳中通过原子核库仑场中光子的Primakoff转换产生。在锗探测器中计算检测率，这是由于当入射角满足给定晶面的布拉格条件时，晶格中的轴子到光子的相干转换。速率与太阳和探测器的相对位置相关，产生一个特征可识别的亚昼夜时间模式。一个主要的实验提出了基于一个大型探测器阵列。
1997-08-01 astro-ph 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
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
