Probing Axions with Event Horizon Telescope Polarimetric Measurements
利用事件视界望远镜对超大质量黑洞(如M87 $^\star$或Sgr A $^\star$)的高空间分辨率偏振成像,可以用来探测超轻玻色子(如轴子)的存在。这样的粒子可以通过超辐射机制聚集在旋转的黑洞周围,形成轴子云。当线偏振光子从视界附近的吸积盘中发射时,由于双折射效应,它们的位置角在穿过轴子背景时发生振荡。特别是,对超大质量黑洞M87 $^\star$(Sgr A $^\star$)的观测,可以探测质量约为$O(10^{-20})$ ~eV($O( 10^{-17}$)~eV)、衰变常数约为$f_a < O(10^{16})$ GeV的轴子的无量纲轴子-光子耦合$c = 2 πg_{a γ} f_a$,这与其他轴子测量结果是互补的。
2020-02-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the axion-photon coupling: phenomenological and experimental perspectives. A snowmass white paper
我们提出了一个简短的概述正在进行的搜索轴子粒子通过其耦合到光子。经典的QCD轴子和最近提出的类轴子粒子被认为是。轴子-光子耦合的天体物理学界限来自对氦燃烧过程中恒星能量损失的考虑,无论是低质量还是高质量恒星。太阳观测仪在实验室强磁场中寻找太阳轴子向x射线光子的反向转换。最后,Haloscopes的目标是探测我们星系晕中的暗物质轴子。这两种类型的搜索都期待在未来取得重大进展,这将使他们能够探测恒星冷却边界以下的参数空间的大的,动机良好的部分。
2013-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Probing Axions via Light Circular Polarization and Event Horizon Telescope
本文利用事件视界望远镜的偏振测量,研究轴子-光子-黑洞磁场相互作用对光偏振的影响,提出离壳轴子散射可产生显著圆偏振,从而为约束超轻类轴子参数空间和探测黑洞附近轴子特征提供新途径。
2023-04-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing photophobic (rel)axion dark matter
我们研究早期宇宙宇宙学和暗物质直接探测之间的相互作用,考虑自然抑制耦合光子的轴子模型。在电弱尺度宇宙学弛豫的背景下,我们专注于\emph{Relaxion Dark Matter}的方案,其中弛豫场构成了所有观测到的暗物质遗迹密度,其允许的质量范围被固定到几个$\mathrm{keV}$的建设。特别是,我们表明,一个弛豫粒子与质量$m_ϕ= 3.0 \,\mathrm{keV}$耦合到电子与$g_{ϕ, e}= 6.8 \times 10^{-14}$是一致的XENON 1 T过剩,同时占所观察到的暗物质和令人满意的天文/宇宙探测。这种情况下使用的电弱尺度作为链接的弛豫生产在早期的暗物质吸收率直接检测。
2021-01-25 astro-ph.CO 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
Probing the axion-photon coupling with space-based gravitational waves detectors
提出修改空间引力波探测器光学平台,用圆偏振器替换半波片,以测量轴子暗物质引起的真空双折射,虽灵敏度略降但使LISA等成为低轴子质量最灵敏实验。
2025-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Axion-Photon conversion via circular polarization imprints in the CMB $V$-mode observations
Institute of Science Tokyo(东京科学大学);Indian Institute of Science(印度科学学院)
本文提出利用CMB V模式观测中的圆偏振印记来约束轴子类粒子的参数空间,通过研究轴子-光子转换机制在宇宙微波背景中的影响,探讨了磁场对光子圆偏振度的影响,并指出在最优情况下,40 GHz的CLASS观测可以探测到之前未被约束的轴子-光子耦合参数范围。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Probing Oscillons of Ultra-Light Axion-like Particle by 21cm Forest
超轻类轴子粒子(Ultra-Light Axion-like Particle,简称UNOPS)是解决天体物理中小尺度问题的一种方法。当这样一个标量粒子在一个比二次势更浅的势中以$\mathcal{O}(1)$振幅振荡时,它可以形成一个定域的致密物体,即光子。由于绝热不变量的近似守恒,它的寿命很长,因此它可以作为红移$z \sim \mathcal{O}(10)$存活到最近的宇宙。受这些电子影响的尺度由电子质量$m$决定,并可通过21 cm线的观测来检测。本文研究了用21 cm谱线探测UE 2的可能性,发现当$m \lesssim 10^{-19}\ {\rm eV}$和UE 2在暗物质中所占的比例远大于$10^{-2}$时,UE 2能增强21 cm谱线的观测信号,这取决于势的形式。
2020-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Probing Virtual Axion-Like Particles by Precision Phase Measurements
提出了一个基于非均匀磁场中轴子-光子相互作用的类轴子粒子探测实验。研究了虚偏振态对腔内光子偏振态的影响,提出了一种探测方案。我们发现,腔的正常模式是不同的分散,由于他们的耦合到ALP在存在的背景磁场。这种双折射又可以作为腔偏振模式之间的相位差来观察。对于压缩光源,信号被显著增强。我们认为,放大的信号允许排除一系列的轴子质量$6\times10^{-4}\text{eV}\lesssim m_{a}\lesssim 6\times10^{-3}\text{eV}$,即使在非常小的轴子光子耦合常数的潜力,达到灵敏度的QCD轴子。我们的计划允许排除一系列的轴子质量,尚未被其他实验技术所覆盖。
2022-06-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic Simulations of Axion String-Wall Networks: Probing Dark Matter and Gravitational Waves for Discovery
本研究通过三维晶格模拟早期宇宙轴子弦-壁网络,更新轴子暗物质遗迹丰度,分析不同情形下的引力波谱特征,得出QCD轴子引力波不可探测、类轴子粒子在特定质量范围对应纳赫兹至毫赫兹频段存在可探测引力波信号的结论。
2024-10-10 astro-ph.CO hep-lat 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
Probing ultra-light axions with the 21-cm Signal during Cosmic Dawn
超轻轴子(ULAs)是一组有希望和有趣的暗物质候选者。我们研究的前景,使用即将到来的测量21厘米波动从宇宙黎明探测紫外线。我们特别关注的速度声振荡(VAOs)在大规模的21厘米的功率谱,特征印记的长波长($k\sim0.1\,{\rm Mpc}^{-1}$)调制,暗物质-重子的相对速度,小规模($k\sim 10-10^3\, {\rm Mpc}^{-1}$)的功率需要产生的恒星,加热中性氢。ULAs对小尺度能量的阻尼降低了宇宙黎明时的恒星形成率,从而导致VAO振幅降低。考虑到反馈和前景的不同假设,HERA等实验可能对质量高达$m_α\approx 10^{-18}\text{eV}$的ULA敏感,这比当前的限制高出二十倍。
2022-09-05 astro-ph.CO hep-ph
Probing cosmic birefringence with polarized Sunyaev-Zel'dovich tomography
如果暗能量和/或暗物质背后的物理违反了标准宇宙学范式中假设的宇称对称性,则宇宙微波背景(CMB)光子的线性偏振可以由于它们与暗扇区的耦合而旋转。最近的3个$σ$暗示了CMB偏振的EB光谱中的“宇宙双折射”,这促使我们追求新的方向来独立验证和表征信号。在这里,我们探讨的前景探测宇宙双折射的小尺度波动的CMB使用偏振Sunyaev-Zel 'dovich(pSZ)断层扫描。我们发现,pSZ可以用来推断宇宙双折射的红移依赖性,也有助于校准仪器的偏振方向。为了说明前景,我们表明,pSZ断层扫描可以探测类轴子暗能量模型与质量$m_ϕ\lesssim 10^{-32}$ eV与$\mathcal{O}(0.1)$度之间的再电离和重组的旋转。
2022-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”,建议新频率测量以提升寿命限制,并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Probing Axion-like Particles via CMB Polarization
类轴子(Axion-like particles,ALP)通过耦合作用使光子的线偏振态发生旋转,并将宇宙微波背景(cosmic microwave background,CMB)$E$模转换为$B$模。通过假设ALP $ϕ$具有二次势$V=m^2ϕ^2/2$,我们推导出ALP动力学与旋转角之间的关系。我们计算了CMB观测对ALP-光子耦合$g$的当前和未来的灵敏度,它可以达到$10^{-32}\,\mathrm{eV}\lesssim m\lesssim 10^{-28}\,\mathrm{eV}$的$g=4\times 10^{-21}\,\mathrm{GeV}^{-1}$,并且远远超过任何质量$m\lesssim 10^{-25}\,\mathrm{eV}$的其他搜索。我们发现,在观察者的ALP场的波动,这在以前的研究中被忽略,可以诱导显着的各向同性旋转的CMB偏振。各向同性和各向异性旋转的测量使我们能够对相关量(如ALP质量$m$和ALP密度参数$Ω_ϕ$)进行限制。特别是,如果LiteBIRD检测到各向异性旋转,我们得到张量与标量比的下限为$r > 5 \times 10^{-9}$。
2021-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Probing Axions with Relativistic Jet Polarimetry
Rice University(莱斯大学);Black Hole Initiative at Harvard University(哈佛黑洞倡议项目);Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(哈佛-史密森尼天体物理中心);University of Texas at San Antonio(德克萨斯大学圣安东尼奥分校)
利用M87喷流偏振度探测轴子,通过分析轴子-光子耦合引起的双折射效应,研究不同轴子质量对喷流偏振角旋转的影响。
2026-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing Heavy Axion-like Particles from Massive Stars with X-rays and Gamma Rays
本文提出利用大质量恒星内部产生的重类轴子粒子衰变为光子的信号,通过X射线和伽马射线望远镜探测轴子-光子耦合,在10-100 keV质量范围内可达g_{aγ}约4×10^{-11} GeV^{-1}的灵敏度,拓展了ALP参数空间的新区域。
2024-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing Axions through Tomography of Anisotropic Cosmic Birefringence
本文首次对各向异性宇宙双折射进行层析处理,通过考虑复合与再电离时期光子并修改CLASS代码研究轴子场,发现轴子质量增加会增强各向异性幅度,且低多极矩下再电离贡献超过复合贡献,为探测轴子性质提供了新工具。
2023-05-12 astro-ph.CO
Probing Extragalactic Ultralight Axion Dark Matter with Decade-Long Blazar Optical Polarimetry of 1ES 1959+650
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)
本文利用耀变体1ES 1959+650的十年光学偏振数据首次搜索类轴子暗物质诱导的偏振角周期振荡,未发现显著信号,并在广泛质量范围内对ALP-光子耦合常数给出严格上限,证明长期耀变体偏振测量是探测河外类轴子暗物质的有效互补手段。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
21cm forest probes on the axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenarios
我们研究了在膨胀后Peccei-Quinn(PQ)对称性自发破缺时类轴子暗物质的21 cm森林观测的未来前景。类轴子粒子引起的等曲率扰动可以增强微晕的形成,而随后的分级结构的形成可以影响微晕的丰度,其质量可以超过与21 cm森林观测相关的${\cal O}(10^4) M_{\odot}$。我们表明,21厘米森林观测能够探测类轴子粒子质量的范围$10^{-18}\lesssim m_a \lesssim 10^{-12}$ eV的温度无关的轴子质量。对于温度依赖的轴子质量,零温度轴子质量尺度,其中21厘米森林测量可以受到影响的进一步扩展到大的顺序$10^{-6}$ eV。
2020-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Dark Energy Microphysics with kSZ Tomography
Perimeter Institute for Theoretical Physics(Perimeter理论物理研究所);Department of Physics, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校物理系)
本文研究了如何利用kSZ切片图与星系聚类结合,探测暗能量的扰动效应并改进其背景参数约束,发现kSZ数据能显著提升对w0和wa的约束精度,并揭示了暗能量扰动的微物理特性。
2026-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Probing Small-Scale Power Spectra with Pulsar Timing Arrays
暗物质(DM)模型可以通过增强小尺度上的密度扰动,在宇宙的小尺度结构上留下独特的印记。我们研究的能力脉冲星定时阵列搜索,并限制,从这样的模型的subhalos。我们考虑的DM模型有$Λ$ CDM中的普通绝热微扰、QCD轴子微团、早期物质支配模型和暴胀过程中产生的矢量DM。我们表明,$Λ$ CDM,主要是由于在银河系中的潮汐剥离效应,是遥不可及的PTA(以及每一个其他探头提出检测DM小尺度结构)。轴子微团可能是触手可及的,虽然这取决于轴子遗迹密度是否主要由错位或字符串贡献。模型,其中有一个再热温度低于1 GeV的物质占主导地位,可以观察到与未来的PTA。最后,如果充气期间产生的载体DM比$10^{-16} \,{\rm GeV}$轻,则可以检测到。我们还公开了一个Python Monte Carlo工具,用于从DM子结构的任何模型生成PTA时间延迟信号。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Birefringence from Monodromic Axion Dark Energy
最近报道的普朗克2018偏振数据中的非零各向同性双折射角为轴子的新物理学提供了诱人的暗示。在本文中,我们解释了这一点的弦论的动机轴子与monodromy潜在的暗能量的作用。在这种情况下,使用双折射测量和对暗能量状态方程的约束,我们发现一个上限的轴子衰减常数为$f_a \lesssim 10^{16}$ GeV。这自然地给出了一个GUT量级的能量标度,并解决了传统轴子暗能量模型的超普朗克场范围的理论问题。我们进一步研究了宇宙双折射对基本理论的影响,以及它对弦沼泽地结构的影响。最后,我们讨论了振荡功能的暗能量部门和预期的宇宙双折射层析成像。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Probing New Physics with High-Redshift Quasars: Axions and Non-standard Cosmology
本研究针对高红移类星体哈勃图与ΛCDM模型的3σ偏差,探究新物理解释,发现含星系际介质轴子-光子转换的BSM模型或可缓解偏差,而wCDM等非标准宇宙学模型无法缓解。
2024-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Audible Axions
探测轴子和类轴子粒子(ALP)的传统方法通常依赖于与光子的耦合。但是,如果这种耦合非常弱,ALP将变得不可见,并有效地从标准模型中解耦。在这里,我们表明,这种不可见的轴子,这是可行的候选人暗物质,可以产生一个随机的引力波背景在早期宇宙。这个信号是在不可见的轴子耦合到暗规范玻色子的模型中产生的,当轴子开始振荡时,暗规范玻色子经历了快子不稳定性。顺便说一句,同样的机制也拓宽了轴子暗物质的可行参数空间。指数增长的规范玻色子模放大的量子涨落是手征引力波的源。对于轴子衰变常数$f \gtrsim 10^{17}$ GeV,该信号可以被脉冲星定时阵列或空间/地面引力波探测器探测到,从而为探测不可见的轴子模型提供了一个新的窗口。
2018-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Probing ALP-photon couplings in Neutron Stars: Scalar versus pseudoscalar cases
University of Salamanca(萨拉曼卡大学)
研究中子星中轴子与光子耦合的影响,探讨其在壳层中可能的凝聚态形成及检测方法。
2025-10-20 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Searching for a dark matter induced galactic axion gradient
本研究提出超轻轴子可作为暗物质与标准模型的新型通道,指出暗物质激发的星系轴子梯度可通过自旋进动实验探测,现有共磁强计数据已给出约束,未来实验将探究相关合理模型,且该相互作用无需轴子质量精细调节。
2024-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Probing light dark matter particles with astrophysical experiments
Hulse-Taylor双星系统的轨道周期损失首次间接证实了引力波存在的证据,这与爱因斯坦的广义相对论预言是一致的。行星的近日点进动、引力光弯曲和夏皮罗时间延迟是爱因斯坦广义相对论的其他检验。然而,从广义相对论的预测中,这些观测的测量结果存在很小的不确定性。为了考虑这些不确定性,我们提出了超轻轴子和矢量规范玻色子辐射的$U(1)^\prime$扩展超出标准模型的情况下。我们得到的超轻轴子参数(轴子质量和衰变常数)的观测不确定性的紧凑的二元系统的轨道周期损失,引力光弯曲,夏皮罗时间延迟和双折射现象的约束。我们还从紧双星系统的轨道周期损失得到了超轻$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子的界。行星近日点进动的不确定性也给$U(1)_{L_e-L_{μ,τ}}$轻规范玻色子设定了界限。这些轻粒子可能是模糊暗物质的有希望的候选者,可以从上述精确测量中探测到。
2021-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing helium reionization with kinetic Sunyaev Zel'dovich tomography
本文提出利用动力学 Sunyaev-Zeldovich 层析成像技术,结合 CMB 测量与星系巡天,推断原始氦丰度及氦再电离的时间和持续时间,并预期 Vera Rubin 天文台和 CMB-S4 可实现约 10σ 的高显著性探测。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Axions Revealed via Amplified Modulation of Ellipticity of Laser (CARAMEL)
Brookhaven National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)(韩国科学技术院)
利用激光椭圆率调制和电光晶体探测轴子暗物质,通过射频增强提高灵敏度,实现紧凑高频轴子搜索。
2026-02-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Lyman-tomography of cosmic infrared background fluctuations with Euclid: probing emissions and baryonic acoustic oscillations at z>10
欧几里德太空任务旨在探测暗能量的演化,将在三个相邻的近红外滤光片Y、J和H上绘制大面积的天空。这一覆盖范围还将使绘制扣除源的宇宙红外背景(CIB)波动在亚度角尺度上具有前所未有的准确性。在这里,我们提出的方法,使用莱曼break层析应用于基于欧几里得的CIB地图,准确地隔离的CIB排放的历史作为红移的函数从10 < z < 20,并确定重子声振荡(BAO)在这些时期。为了识别BAO特征,我们将在>~ 400平方度的保守大的连续区域上组装单独的CIB地图。该方法可以通过z分离CIB空间谱,达到亚百分比的统计精度。我们说明了这一点与一个特定的模型CIB生产在高z归一化重现测得的斯皮策为基础的CIB波动。我们表明,即使后者只包含一个小的组成部分,从高z源,该分量的振幅可以准确地隔离与这里提出的方法和BAO签名在z>~ 10恢复以及从CIB波动空间谱。在这些红移上探测BAO将是对潜在宇宙学范式的重要测试,并将缩小宇宙学参数演化的总体不确定性,包括暗能量。类似的方法也适用于计划中的WFIRST任务,我们表明,可能的第四个近红外通道在> 2微米将是有益的。
2015-10-06 astro-ph.CO
Testing Axionic Dark Matter during Gravitational Reheating
本文探讨了在纯引力再加热期间,通过失配机制和引力子介导散射产生轴子暗物质,确定了满足观测丰度及BBN、CMB约束的参数空间,并指出了轴子与引力波实验在探测该空间时的互补性。
2024-04-23 astro-ph.CO hep-ph
GALILEO: Galactic Axion Laser Interferometer Leveraging Electro-Optics
University of Maryland(马里兰大学);The Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
GALILEO利用电光技术探测轻暗物质,通过高精度干涉仪探索质量范围广泛的暗物质候选者。
2026-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Probing Ultralight Axion-like Dark Matter: A Pulsar Timing Arrays-Pulsar Polarization Arrays Synergy
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所);School of Physics Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Department of Physics and Jockey Club Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学物理系及赛马会高等研究院);Hunan Normal University(湖南师范大学);Australia Telescope National Facility, CSIRO, Space and Astronomy(CSIRO空间与天文部澳大利亚望远镜国家设施);Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)(马克斯·普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱因斯坦研究所));Leibniz Universit¨at Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理与天文学院);Department of Physics, Faculty of Arts and Sciences, Beijing Normal University, Zhuhai(北京师范大学珠海校区艺术与理学院物理系);Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS(中国科学院大学杭州高等研究院);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Institute of Theoretical Physics, Chi(理论物理研究所)
本文探讨了脉冲星定时阵列与极化阵列协同探测超轻轴子状暗物质的方法,分析了非高斯性对信号检测的影响,并提出了改进的分析框架。
2026-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
An ultra-broadband axion dark matter experiment
Sapienza Università di Roma(罗马大学);INFN Sezione di Roma(意大利国家核物理研究所罗马分部);Northeastern University(东北大学);Quantum Materials and Sensing Institute, Northeastern University(东北大学量子材料与传感研究所);Columbia University(哥伦比亚大学)
本文提出利用轴子场平方控制的可观测量进行宽频带搜索轴子,通过直流SQUID在磁通甜点操作,实现超宽频带探测,灵敏度达10^-16 GeV^-1,优于现有限值。
2026-05-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Atacama Cosmology Telescope: Probing new signatures of ultralight axions with gravitational lensing
University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学);King’s College London(伦敦国王学院);Imperial College London(帝国理工学院);Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学邓普天文学与天体物理研究所);Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学加拿大理论天体物理研究所);Cardiff University(卡迪夫大学);Princeton University(普林斯顿大学);University of Southern California(南加州大学);Institute for Advanced Study(高等研究院)
利用Planck、ACT和SPT-3G的CMB引力透镜数据,结合模拟校准的非线性成团模型,对质量在10^{-26}至10^{-24.5} eV范围内的超轻轴子给出了最强约束,并发现质量10^{-26} eV的轴子占暗物质比例低于1.5%。
2026-06-04 astro-ph.CO gr-qc
Probing beyond local-type non-Gaussianity with kSZ tomography
本研究探讨了超越局部型的原初非高斯性,提出利用下一代宇宙学巡天的 kSZ 层析成像技术结合 CMB S4 和 LSST,有效约束由大质量场引起的尺度依赖星系偏置,显著降低原初非高斯性幅度 $f_{NL}$ 的测量不确定性并扩大可探测的质量范围。
2024-07-30 astro-ph.CO
Searching for axion-like particles through CMB birefringence from string-wall networks
类轴子粒子(ALP)可以形成宇宙弦和畴壁的网络,这些网络在复合后存活,并导致宇宙微波背景(CMB)的各向异性双折射。除了研究宇宙弦,我们澄清和强调ALP场域壁的形成如何影响宇宙双折射信号,这些观测提供了一种独特的方式探测ALP的范围内的质量$3H_0 \lesssim m_a \lesssim 3H_{\rm cmb}$。使用测量CMB双折射从几个望远镜,我们没有发现轴缺陷引起的各向异性双折射的CMB的证据。我们提取的模型参数,包括ALP质量$m_a$,ALP-光子耦合$\mathcal{A} \propto g_{aγγ} f_a$,域壁数$N_{\rm dw}$,和参数表征的弦壁网络中的缺陷的丰度和大小的约束。考虑到最近的证据,各向同性CMB双折射,我们发现很难适应这与非检测各向异性双折射的假设下,信号是由ALP缺陷网络产生的。
2022-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Axion minivoids and implications for direct detection
本研究通过模拟量化了后暴胀轴子暗物质场景中迷你空洞对局部密度的影响,发现典型测量密度仅为银河系密度的10%,且年尺度积分时间下密度变化达20-30%,对直接探测实验有重要启示。
2023-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Axion dark matter search using arm cavity transmitted beams of gravitational wave detectors
轴子是超轻暗物质的一个很有希望的候选者,它可以引起激光的偏振旋转。最近,一个新的想法,探测轴子暗物质的光学线性腔中使用的引力波探测器的武器已被提出[物理。123,111301(2019)]。在本文中,一个现实的方案,轴子暗物质搜索与臂腔传输端口重新审视。由于传输端口探测到的光子在腔中传播奇数次,因此轴子暗物质对其相位的影响不会被抵消,并且与使用反射端口的搜索相比,在低质量范围内的灵敏度显着提高。我们还考虑了轴子场的随机性和引力波探测器中两个探测端口的可用性。基于地面的引力波探测器(如Advanced LIGO)对轴子-光子耦合的灵敏度$g_{aγ}$估计为$g_{aγ} \sim 3\times10^{-12}$ GeV $^{-1}$,低于$10^{-15}$ eV的轴子质量,这改进了CERN轴子太阳望远镜所达到的极限。
2021-09-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
First results from the Axion Dark-Matter Birefringent Cavity (ADBC) experiment
ADBC实验是首个可调谐且量子噪声受限的光学轴子探测器,探测了三个轴子质量范围,未发现暗物质信号,并将ALP-光子耦合限制在$g_{aγγ} \leq 1.9\times 10^{-8}$ GeV⁻¹。
2024-04-18 astro-ph.CO hep-ex
The kinetic Sunyaev-Zel'dovich tomography II: probing the circumgalactic medium
我们建议使用的动力学Sunyaev-Zel'dovich(kSZ)效应探测环星系介质(CGM),与援助的光谱调查覆盖同一地区的SZ调查。人们可以设计一个最佳的估计与匹配滤波器的CGM的kSZ效应,并构建之间的互相关估计和从星系调查,这可以通过堆叠一些星系测量恢复的特有的速度。我们调查了两个引人注目的配置文件的CGM,MB配置文件(Maller & Bullock 2004)和$β$配置文件,并估计对协同作用的基准星系调查与数密度$10^{-3}h^3\,$ Mpc $^{-3}$和ACT样SZ调查的可探测性。我们发现,过滤器的形状不会改变太多的红移的$β$配置文件,而有显着的旁瓣在$z<0.1$的MB配置文件。通过在z $\sim 0.5$周围叠加$\sim 10^4$银河系大小的晕,可以得到两个剖面的$\gtrsim$ 1 $σ$信噪比(S/N)。信噪比随着红移的减小而增加,然后达到最大值(对于MB轮廓,$\sim$在z $\simeq$ 0.15处为7.5,对于$β$轮廓,$\sim 19$在$z\simeq 0.03$处)。由于大的光束尺寸,一个类似普朗克的CMB调查可以通过在$z<0.1$上叠加相同数量的星系来勉强检测到kSZ信号。在实际巡天中寻找CGM将涉及将星系划分为具有相似红移和宿主晕质量的子样本,并缩放这里给出的结果以获得S/N。
2016-02-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational Imprints of Axion Clouds on Black-Hole Orbital Dynamics
Technische Universität Dortmund(多特蒙德工业大学);Ludwig-Maximilians-Universität(慕尼黑大学);Technical University of Denmark(丹麦技术大学)
本研究探讨原初黑洞周围轴子云的引力响应,通过一阶微扰理论和类时测地线数值积分,建立轴子波函数微观结构与轨道粒子宏观动力学的对应关系,为探测混合轴子-原初黑洞暗物质提供新框架。
2026-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA