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
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
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
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
Neutrino Driven Explosions aided by Axion Cooling in Multidimensional Simulations of Core-Collapse Supernovae
在这项研究中，我们提出了第一个多维核心坍缩超新星（CCSNe）模拟，包括QCD轴子，以评估对CCSN爆炸机制的影响。在我们的模拟中，我们通过核子-核子韧致辐射通道，并作为一个纯粹的能量汇项的假设下，被发射后的轴子自由流的轴子。我们执行球对称（1D）和轴对称（2D）模拟。在1D中，我们利用参数化的加热方案来实现爆炸，而在2D中，我们通过中微子加热机制自洽地实现爆炸。我们的二维结果$20 M_\odot$祖显示的冲击行为和爆炸时间的轴子发射的影响时，考虑的Peccei-Quinn能量标度$f_a \leq 2 \times 10^8$ GeV的值。由于轴子发射的强烈冷却加速了核心的收缩，导致更有效的中微子加热和更早的爆炸。对于所使用的轴子发射形式，影响爆炸的$f_a$的值接近于，但与基于SN 1987 A检测到的中微子的电流极限处于紧张状态。然而，考虑到发射的非线性行为和CCSNe的多维性质，我们建议需要一种自洽的多维方法来模拟CCSNe，包括任何后期的吸积和冷却，以充分探索超新星的轴子边界和对CCSN爆炸机制的影响。
2022-09-23 astro-ph.HE
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
Axion-sourced fireballs from supernovae
该研究指出超新星中ALP衰变光子可形成火球而规避SMM的γ射线限制，但PVO对亚MeV光子的未观测结果再次排除该参数窗口。
2023-07-14 astro-ph.HE 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
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
IceCube's Sensitivity Prospects to MeV-Scale Axion-Like Particles from Core-Collapse Supernovae
University of Rochester（罗切斯特大学）
IceCube 提出新框架评估超新星中 MeV 级轴子类粒子的探测灵敏度及发现潜力。
2026-02-09 astro-ph.HE
Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
Nanjing University（南京大学）
本研究通过低能超新星约束了轻子味变轴子和轴子类粒子的耦合常数，发现其在特定质量范围内对轴子的限制最为严格。
2025-12-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Unveiling axion signals in galactic supernovae with future MeV telescopes
Deep Space Exploration Laboratory（深空探测实验室）；CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学院星系与宇宙学重点实验室，物理科学学院天文学系，中国科学技术大学）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）
研究通过模拟未来MeV望远镜的灵敏度，探讨轴子类粒子在银河核心坍缩超新星中通过Primakoff过程产生并转化为MeV能量伽马射线的可能性，提出改进的探测方法以约束轴子参数空间。
2026-04-07 astro-ph.HE
Multimessenger probes of Axions from Compact Objects
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；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）
通过多信使天文学技术研究紧凑天体中轴子的产生与探测，利用极端条件增强轴子与标准模型粒子的耦合，提高识别轴子发射信号的能力。
2026-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Energy transfer by feebly interacting particles in supernovae: the trapping regime
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究显示，在超新星中弱相互作用粒子的能量转移受耦合强度影响，大耦合时能量转移呈扩散而非球形，从而降低能量沉积，影响粒子探测参数空间和暗物质模型。
2025-11-20 astro-ph.HE hep-ph
Supernova Muons: New Constraints on Z' Bosons, Axions, and ALPs
超新星中产生的新的轻粒子会导致额外的能量损失，从而导致中微子产生的不足，这与超新星1987 A（SN 1987 A）观测到的中微子相冲突。与大多数以前的SN 1987 A研究相反，我们研究了$Z'$玻色子，轴子和类轴子粒子（ALP）与SN 1987 A中产生的μ子相互作用的影响。对于第一次，我们发现一般的$Z'$玻色子耦合到μ子的限制，并将我们的结果应用到粒子模型，包括规范的$L_μ-L_τ$数，$U(1)_{L_μ-L_τ}$，规范的$B-L$数，$U(1)_{B-L}$。在$Z'$ -μ子耦合中，我们将$Z'$玻色子的质量限制在250-500 MeV，并降低到$10^{-9}$。我们还通过研究环路级相互作用的重要性，以及在更广泛的轴子质量范围内进行计算，扩展了以前的工作。我们约束介子耦合轴子从任意低的质量高达约200-500兆电子伏，与边界延伸到大约$10^{-8}$ GeV $^{-1}$的轴子-介子耦合。我们的结论是，超新星广泛地提供了一个新的轻耦合粒子与μ子相互作用的灵敏探针。
2020-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Decay photons from the ALP burst of type-II supernovae
我们确定从SN 1987 A的大规模轴子粒子（ALP）的质量在10千电子伏- 100兆电子伏的范围内，纯粹耦合到两个光子的限制。在核心坍缩中产生的ALP从恒星中逃逸出来，并衰变成光子，可以观察到延迟和扩散的爆发。我们讨论了这样的信号的时间和角分布。展望未来，我们还估计了如果红超巨星参宿四在超新星事件中爆炸的可能改进。
2018-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Axion-Like Particles from Core-Collapse Supernovae with Fermi LAT's Low Energy Technique
轻轴子样粒子（ALP）预计将大量产生于核心坍缩超新星（CCSNe），导致$\sim$ 10秒长的ALP爆发。这些粒子随后在外部磁场中转化为伽马射线，产生长伽马射线暴（GRB），其特征光谱峰值在30- 100 MeV能量范围内。同时，CCSNe作为{ \it ordinary}长伽玛暴的祖先被调用，使得它相关的进行一个全面的搜索ALP光谱签名使用长伽玛暴的观测与\textit{Fermi}大面积望远镜（LAT）。我们进行数据驱动的灵敏度分析，以确定CCSN的距离，ALP信号的检测是可能的LAT的低能量（LLE）技术，与标准LAT分析，允许一个更大的有效面积的能量下降到30兆电子伏。假设ALP质量$m_a \lesssim 10^{-10}$ ~eV和ALP-光子耦合$g_{aγ} = 5.3\times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$，在从SN 1987 A的ALP搜索中考虑和推导的值，我们发现距离限制范围从$\sim\!0.5$到$\sim\!10$ ~Mpc，取决于天空位置和CCSN祖星质量。此外，我们选择了一个候选样本的24个伽玛暴，并进行了模型比较分析，我们认为不同的伽玛暴光谱模型与ALP信号分量。我们发现，包括ALP的贡献不会导致任何统计学上显着的改善，适合的数据。我们讨论了在我们的分析和基本的物理假设中使用的统计方法，ALP-光子耦合设置上限的可行性，并给出了…
2021-09-13 astro-ph.HE
Impacts of axion cooling on the direct detection of supernova axions
Keio University（庆应义塾大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；National Institute of Technology (KOSEN), Numazu College（国立高等专门学校名古屋工业技术大学）
针对超新星轴子探测事件数仅经后处理框架估算的不足，本研究开展耦合轴子发射的9.6倍太阳质量恒星超新星模拟，发现轴子冷却的非线性反馈会降低轴子探测事件数，为轴子可探测性预测提供了关键依据。
2025-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Axion-photon multimessenger astronomy with giant flares
我们用巨型耀斑（GFs）来看待多信使天文学的前景，这是一种罕见的瞬态事件，其特征是磁星，其亮度可以与有史以来观测到的一百颗最亮的超新星一样。在磁气圈中，射出来的光子可以通过共振转换与对应的轴子相关联。在一个现实的参数空间中，我们发现，目前可行的实验银河GF的灵敏度极限是$\mathrm{g}_{ϕγ}\!\gtrsim\!\mathrm{several}\!\times\!10^{-13}$ GeV $^{-1}$ \& $\mathrm{g}_{ϕe}\!\gtrsim\!\mathrm{few}\!\times\!10^{-12}$。我们排除了轴子耀斑与最近的XENON 1 T过剩的兼容性，只是由于信号的时间持久性。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Axions from Neutron Star Mergers
类轴子粒子（ALP）原则上可以在非常热和密集的天体物理环境中产生，从满足这些条件的极端物体逃逸，然后在事件和地球之间的磁场中转化为伽马射线。这一过程可能为轴子的物理学和产生它们的天体物理学物体的内部工作提供了一个新的窗口。有趣的是，虽然这一过程已被研究的核心坍缩超新星和其他极端的天体物理事件，没有估计存在的中子星合并，对象最近通过检测引力波。在这项工作中，我们研究了生产的ALP在中子星合并，发现一个大区域的ALP参数空间的幅度在源是这样的，以产生一个相当大的伽马射线信号在地球上。我们发现，这些事件放置在附近的星系的检测预测，发现它们是潜在的费米-LAT观测，从而打开了一个新的窗口，这些灾难性的事件的天体物理学，并超越标准模型的新粒子。
2022-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Axion-like Particles from Hypernovae
最近有人指出，非常活跃的超新星（SNe）子类，如超新星和超亮超新星，可能在其核心拥有超强磁场。这样的场可能会催化弱相互作用粒子的产生，改变预测的发射率。在这里，我们考虑的情况下，类轴子粒子（ALP），并表明，预测的大规模磁场的核心有助于显着的ALP生产，通过热光子的相干转换。使用最近的国家的最先进的SN模拟，包括磁流体力学，我们发现，如果ALP有群众$m_a \sim {\mathcal O}(10)\, \rm MeV$，通过磁转换的发射率是超过两个数量级大于先前估计。此外，这些大质量ALP的辐射衰变会导致子光子到达时间的特殊延迟。因此，高统计伽马射线卫星可以潜在地发现MeV的ALP在参数空间的未探测区域，并阐明SN爆炸的磁流体力学性质。
2021-04-12 astro-ph.HE hep-ph
Supernova bounds on axion-like particles coupled with nucleons and electrons
我们调查的潜力II型超新星（SNe）约束轴子样粒子（ALPs）同时耦合到核子和电子。耦合到核子的ALP可以通过核子-核子韧致辐射在SN核心中有效地产生，并且对于宽范围的参数，使SN不受阻碍，产生大的ALP通量。对于超过1 MeV的质量，这些ALP会衰变成电子-正电子对，产生正电子通量。在银河系SNe的情况下，产生的正电子与银河系中存在的电子的湮灭将有助于511 keV的湮灭线。使用SPI（积分光谱仪）观察这条线，使我们能够排除广泛的轴子-电子耦合，$10^{-19} \lesssim g_{ae} \lesssim 10^{-11}$，为$g_{ap}\sim 10^{-9}$。此外，来自河外SNe的ALP衰变成电子-正电子对将对宇宙X射线背景产生贡献。在这种情况下，我们将ALP-电子耦合限制为$g_{ae} \sim 10^{-20}$。
2021-08-17 astro-ph.HE hep-ph
Constraining MeV-scale axion-like particles with Fermi-LAT observations of SN 2023ixf
本文利用Fermi-LAT对近邻星系M101中II型超新星SN 2023ixf的观测，通过分析重ALPs的光子衰变信号来约束MeV尺度类轴子粒子与光子的耦合，在乐观假设下可将现有约束改善约2倍，展示了核坍缩超新星作为基础物理探针的价值。
2024-01-17 astro-ph.HE hep-ph
Long-term neutrino emission from a core-collapse supernova with axion-photon coupling
National Institute of Technology, Numazu College（国立技术大学沼津学院）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
研究核心塌缩超新星中轴子-光子耦合对长期中微子辐射的影响，发现轴子冷却效应在晚期显现，中微子事件数估计表明未来可能通过长期中微子信号探测轴子。
2025-09-07 astro-ph.HE hep-ph
Detecting Supernova Axions with IAXO
本研究探究IAXO及BabyIAXO探测核心坍缩超新星轴子的潜力，指出其可探索太阳观测无法覆盖的轴子参数空间，邻近超新星事件下还能助力研究轴子产生机制与超新星核物理过程。
2025-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Supernova limits on 'QCD axion-like particles'
本研究探讨了与夸克胶子耦合的QCD类轴子粒子的现象学，结合超新星相关论证，对质量大于约1MeV的类轴子的核子耦合参数空间给出了更严格的限制，填补了此前该区域的约束空白。
2024-08-19 astro-ph.HE hep-ph
511 keV Gamma Ray Echo from Particle Decays in Supernovae
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文研究核心坍缩超新星中BSM粒子衰变产生正电子湮灭形成的511 keV伽马回波，推导了ALP耦合约束，并评估了未来MeV望远镜的相关探测潜力。
2025-11-18 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
Fermi-LAT and NuSTAR as Stellar Axionscopes
我们概述了机载X射线和伽马射线望远镜探测类轴子粒子参数空间的潜力。
2017-11-01 astro-ph.HE
Multimessenger constraints for electrophilic feebly interacting particles from supernovae
本文综述了利用多信使技术约束超新星中产生的亲电弱相互作用粒子的最新方法，该方法不依赖具体粒子模型，可推广至类轴子粒子、惰性中微子和暗光子等多种候选粒子。
2024-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounds on axion-like particles from the diffuse supernova flux
所有过去的核心坍缩超新星（SNe）的类轴子粒子（ALP）的累积发射将导致能量为${\mathcal O}(50)$ MeV的扩散通量。我们用它来约束具有耦合光子和核子的ALP。仅与光子耦合的ALP在SN核心中通过Primakoff过程产生，然后在银河磁场中转化为伽马射线。利用费米-LAT望远镜观测到的漫射伽马射线通量的最新测量结果，我们为$m_a \lesssim 10^{-11}~{\rm eV}$设定了一个$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-10}~{\rm GeV}^{-1}$的边界。然而，如果ALPs也与核子耦合，由于ALPs核子-核子韧致辐射过程，它们在SN中的产生速率可以大大提高。假设最大的ALP-核子耦合现象允许，对扩散的伽玛射线通量的边界导致一个更强的$g_{aγ} \lesssim 6 \times 10^{-13}~{\rm GeV}^{-1}$相同的质量范围。如果ALP比$\sim$ keV重，则衰变为光子的过程变得很明显，再次导致扩散的伽马射线通量。在仅光子耦合的情况下，我们发现，例如，$m_a \sim 5~{\rm keV}$的$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-11}~{\rm GeV}^{-1}$。考虑到与核子的（最大）耦合，对于$m_a \sim 20~{\rm MeV}$，极限提高到$g_{aγ…
2020-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Axions from a Theoretical Model of Spatially-Extended Gamma-Ray Emission from Neutron Stars
fiziSim LLC（fiziSim有限责任公司）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文基于中子星作为扩展源的理论模型，探讨了轴子在伽马射线中的发射特性，提出了更严格的轴子质量限制。
2022-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse Axion Background
本研究构建了弥散轴子背景（D$a$B）的通用描述框架，基于现有实验给出轻轴子D$a$B通量的严格约束，指出未来实验可大幅提升探测灵敏度，证明D$a$B是研究轴子源与发射机制的有效探针。
2024-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Searching for Axion-Like Particles with the Blazar Observations of MAGIC and Fermi-LAT
利用大型大气伽玛成像切伦科夫望远镜（MAGIC）和费米大天区望远镜（Fermi-LAT）高精度测量了耀变体Markarian 421（Mrk 421）和PG 1553+113的$γ$射线谱，研究了类轴子光子振荡效应.我们调查的约束ALP参数空间使用Mrk 421和PG 1553+113的15和5个阶段的观察，分别。我们发现，与所有15个阶段的组合分析提高了Mrk 421观测的限制。由Mrk 421观测设定的组合限制排除了ALP参数区域，其中对于$\sim 8\times 10^{-9}\, {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 2\times 10^{-7}\rm \, eV$的ALP质量为95% $\rm C.L.$，具有$g_{aγ} \gtrsim 2 \times 10^{-11} \, \rm GeV^{-1}$的ALP-光子耦合。我们还发现，ALP假设可以略微改善某些参数区域中对PG 1553+113结果的拟合，并且在这种情况下不设定限制。
2022-01-07 astro-ph.HE hep-ph
Low-Energy Supernovae Severely Constrain Radiative Particle Decays
在大质量恒星坍缩过程中形成的热而致密的核心是假设的弱相互作用粒子的强大来源，如无菌中微子，暗光子，类轴子粒子（ALP）等。如果平均自由程小于原始恒星的半径，像$a\to2γ$这样的辐射衰变会将这种能量沉积在周围的物质中。我们首次使用爆炸能量特别低的超新星（SN）作为最敏感的量热计来限制这种可能性。这些SNe被观测识别为低光度事件，具有低喷出物速度和低质量的喷出$^{56}$ Ni。它们的低能量将粒子衰变的能量沉积限制到小于约0.1 B，其中$1~{\rm B~(bethe)}=10^{51}~{\rm erg}$。对于1-500 MeV质量的ALP，该通用参数排除了$10^{-10}$ - $10^{-8}~{\rm GeV}^{-1}$范围内的ALP-光子耦合$G_{aγγ}$。
2022-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Multimessenger search for electrophilic feebly interacting particles from supernovae
本研究通过多信使分析，利用超新星产生的MeV尺度弱相互作用粒子衰变注入的轻子对光子与宇宙射线的影响，模型无关地约束了此类粒子与电子的相互作用。
2024-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
A Continuous Galactic Line Source of Axions: The Remarkable Case of 23Na
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Washington（华盛顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
研究通过23Na的衰变产生轴子，利用银河模型预测COSI可探测到440keV线γ射线，验证轴子与磁场相互作用的参数。
2025-11-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Revisiting the analysis of axion-like particles with the Fermi-LAT gamma-ray observation of NGC1275
在这项工作中，我们重新分析NGC 1275的费米LAT观测，寻找类轴子粒子（ALP）效应和约束ALP参数。而不是用ALP模型拟合观测到的光谱，我们采用了另一种方法来分析这个来源，计算光谱的不规则性。在95%的置信水平下，我们发现NGC 1275没有光谱振荡，并且排除了ALP质量为$m_a\sim$ 1 neV附近的$g_{aγ}>3\times10^{-12}\,{\rm GeV^{-1}}$耦合，这比以前的结果更严格.我们还表明，约束可以进一步改善结合PKS 2155-304的观察。我们认为，考虑更多的来源，我们可以得到一个更广泛的排除区域。
2021-09-07 astro-ph.HE
Axion string signatures II: A cosmological plasma collider
我们研究了QCD轴子弦和超轻轴子弦（轴向弦）的早期和晚期时间特征。我们专注于电荷沉积到轴子弦从电磁场和随后的新的中和机制，由于束缚态的形成。虽然早期的宇宙特征似乎不太可能，但有大量的晚期特征。穿过星系的轴子弦获得了巨大的电荷密度，这些电荷被致密的束缚态标准模型粒子等离子体中和，形成一维“原子”。弦上的带电波包，以及弦外稠密的等离子体，都以接近光速的速度沿弦传播。这些高能等离子体包与质心能量高达$10^{9}$ GeV的碰撞。这些碰撞的光度可以比太阳光度大7个数量级，并且持续数千年，即使它们发生在宇宙学上很远的地方，也可以在射电望远镜上看到。新的观测量是互补的超轻轴子弦的CMB观测量，最近提出的，是敏感的一个类似的动机参数范围。
2021-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion resonances in binary pulsar systems
我们研究了超轻轴子的振荡背景和二进制开普勒系统之间的共振在多大程度上可以影响后者的运动。这些共振导致扰动的瞬时时间的到来，并长期变化的周期的二进制。虽然最近已经探索了精确共振处的长期变化，但瞬时效应一直被忽视。在本文中，我们研究后者使用N体模拟，包括外部振荡迫使诱导的轴子背景。虽然长期的影响被限制在一个狭窄的宽度附近的共振，瞬时的变化，虽然最强的接近共振，是显而易见的广泛的配置。我们计算的信噪比（SNR）作为半长轴的函数，通过R\{o} mer延迟的轴子振荡的检测。后者可以从二进制雷达的到达时间中提取。信噪比广泛增加与长期的预期协议的增加二进制偏心率。然而，我们发现它与最低阶共振附近的标度α ^{5/2}有显著不同。未来的观测可以探测这些效应远离共振，因此，限制了更广泛的轴子质量范围，前提是在银河系中心区域附近发现脉冲双星系统，并且时间或到达测量精度达到< 10 ns
2020-03-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
