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 and high energy astrophysics
类轴子粒子(ALP)是轻的、中性的、赝标量玻色子,由粒子物理学标准模型的几个扩展(如弦论)预测,并且应该主要只与两个光子相互作用。在存在外部磁场的情况下,光子ALP振荡发生,并且可以在甚高能量(VHE)带($100 \, {\rm GeV} - 100 \, {\rm TeV}$)中产生相当大的天体物理效应。光子-ALP振荡增加了宇宙对VHE光子的透明度,部分防止了由河外背景光(EBL)引起的伽马-伽马吸收。此外,他们有重要的意义,活动星系核(AGN)通过修改他们的观察光谱的平谱射电类星体(FSRQs)和BL湖。为了限制ALP参数空间,人们进行了许多尝试,通过研究星系团中由于光子-ALP转换而导致的光谱不规则性以及恒星发射ALP的后果。即将推出的新VHE光子探测器,如CTA,HAWC,Gamma-400,LHAASO,TAIGA-HiSCORE,HERD和ASTRI将解决这个问题。
2019-11-21 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Haloscopes
本文计算了宇宙磁场中类轴子暗物质转换产生的射电光子通量。我们发现,对于类轴子粒子质量周围的$10^{-6}\,$电子伏特和有效耦合常数的光子$g_{aγ}\gtrsim10^{-13}\,{\rm GeV}^{-1}$强磁化附近的恒星风可能会给检测到的线状无线电光子信号,虽然预测的通量是高度不确定的,由于知之甚少的磁场的结构。然而,可能值得在这些来源的方向进行专门的搜索。当与未来可能的轴子暗物质的实验室检测相结合时,这种观测可能反过来提供有关此类物体中小尺度磁场结构的信息。
2017-08-29 astro-ph.HE hep-ph
Phenomenological Constraints on Axion Models of Dynamical Dark Matter
在最近的两篇论文(arXiv:1106.4546,arXiv:1107.0721)中,我们介绍了“动态暗物质“(DDM),这是暗物质物理学的一个新框架,在这个框架中,稳定性的要求被一个微妙的平衡所取代,这个平衡是在单个暗物质成分的巨大集合中,在这些成分的集体行为上,它超越了通常与传统暗物质候选者相关的行为。我们还提出了一个明确的模型,涉及在大额外的时空维度的轴子,并证明了该模型具有所有必要的功能,构成一个可行的实现一般DDM框架。在本文中,我们完成了我们的研究进行了一般性的分析,所有的唯象约束,这是相关的体轴子DDM模型。虽然本文中的分析主要是针对我们特定的DDM模型,我们的许多研究结果具有重要意义的散装轴子理论一般。我们的分析也可以作为一个原型的理论,其中存在大量的相互作用和衰变粒子的现象学研究。
2012-03-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On the interplay between astrophysical and laboratory probes of MeV-scale axion-like particles
类轴子粒子(axion-like particles,ALP)的研究通常集中在单一类型的相互作用上,例如仅与光子的耦合。然而,大多数ALP模型预测不同耦合之间的相关性,这在重要方面改变了现象学。例如,一个MeV尺度的ALP在高能量下与标准模型规范玻色子耦合,通常会与光子、$W^\pm$和$Z$玻色子以及低能的介子和核子相互作用。我们研究了这种情况的影响,并指出,天体物理的限制,特别是从SN 1987 A,可能会大大放宽,开辟新的参数空间区域,可以探索与实验室实验,如NA 62。
2020-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Anomaly-free axion dark matter in three Higgs doublet model and its phenomenological implications
我们研究的轴子,出现作为一个伪南武-戈德斯通玻色子,由于自发打破反常的全球味对称的唯象意义。一个有趣的可能性,这种无异常的轴子来解释暗物质(DM)是当它有一个数量级的keV和一个中间尺度的衰变常数,因为它可以通过直接搜索实验,X射线观测,各种恒星冷却过程中探索,和错位机制自然解释DM丰度。作为这类轴子的一个具体的可重整化模型,我们考虑了一个具有全局味对称性的扩展Higgs扇区,它由三个Higgs二重态场和三个带$U(1)_{\rm B-L}$荷的单重态Higgs场组成.我们确定可行的参数区域,满足理论上的希格斯势和各种实验限制在这个模型上,并评估质量谱的轴子和额外的希格斯玻色子玻色子。我们发现,即使是一个无异常的轴子一般可以耦合到光子通过混合CP奇希格斯粒子,其强度取决于希格斯双峰的真空期望值以及轴子质量。结果,希格斯偶极真空期望值的比值被严格地约束以满足X射线约束。我们展示了轴子DM解释XENON1T过剩的有利参数区域。我们还证明了CP偶希格斯玻色子玻色子的轴子-电子耦合与额外的希格斯玻色子质量和混合角有关。因此,如果在未来的观测中检测到轴子,额外的希格斯玻色子质量和类似标准模型的希格斯玻色子与弱规范玻色子的耦合将受到限制。这是一个很好的例子,说明围绕电弱尺度搜索轴子DM和BSM之间的协同作用。
2022-06-17 hep-ph
AXIONS IN ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
如果轴子存在,它们会在恒星炽热而致密的内部有效地产生,这提供了一种新的能量损失机制。为了避免与观测到的恒星性质发生冲突,我们可以推导出佩-奎因尺度的下限(轴子质量的上限)。在早期宇宙中,轴子是由"错位机制"和整体弦的发射以及在QCD相变时形成的弦畴壁系统的弛豫产生的。为了避免“过封闭宇宙”,佩切-奎因尺度必须服从一个上限(轴子质量的下限)。这些界限的当前值进行审查。$10^{-5}\,\eV\lapprox m_a\lapprox 10^{-2}\,\eV$仍然有一个"机会之窗",两边都有很大的不确定性,轴子仍然可能存在。[对第十五届Moriond讲习班的贡献,1995年1月21日至28日,Villars-sur-Ollon,瑞士]
1995-03-23 hep-ph
The Phenomenological Motivation of Axions: A Review
撇开人择论证不谈,在量子色动力学理论中没有理由遵守CP对称性。然而,在强相互作用的实验中还没有观察到这种CP对称性的破坏。这被称为强CP问题,在其最简单的表现形式中,可以通过计算π介子质量和中子电偶极矩来定量地表达。前者产生的中性π介子质量比带电π介子大,后者产生的结果比实验测量的大得多,在这两种情况下,差异都由物理量$\barθ$参数化。强CP问题可以通过包含一个新的粒子来解决,轴子,它动态地将$\barθ$设置为零,消除了这两种表现。因此,对这种粒子的实验研究是一个活跃的研究领域。本文对上述概念进行了综述。
2021-08-09 hep-ph
Evading Astrophysical Constraints on Axion-Like Particles
恒星能量损失的论点导致强烈的约束耦合$ϕγγ$的一个轻的轴子状粒子的两个光子。太阳镜,像CAST,能够把竞争的界限。PVLAS实验最近观察到在磁场中传播的激光的偏振的旋转,其可以被解释为相当强的$ϕγγ$耦合的效果。我们提出的情况下,天体物理和CAST的界限可以逃避,我们表明,PVLAS的结果可以容纳在一个模型,提供新的物理尺度是在非常低的能量。
2005-09-09 astro-ph hep-ph
On the impact of magnetic-field models in galaxy clusters on constraints on axion-like particles from the lack of irregularities in high-energy spectra of astrophysical sources
光子在外部磁场中可以转变为类轴子粒子(axion-like particles,ALP)。在一定条件下,这种效应会导致天体物理源观测光谱的不规则特征。在特定的光谱中缺乏这种不规则性被用来限制ALP参数,其中两个最受欢迎的来源是射电星系NGC 1275和耀变体PKS 2155-304。该效应以及因此的约束取决于来自光源的光传播所通过的磁场。在这里,我们重新审视ALP的约束,从伽马射线观测的NGC 1275考虑到定期磁场的X射线腔观察这个射电星系周围。在以前的研究中没有考虑到这个领域,这些研究假设了相干长度远小于腔尺寸的纯湍流场模型。对于纯规则场,ALP约束大大放松,相比纯湍流。虽然源周围的实际磁场是湍流和有序分量的未知总和,但结果的差异给出了研究的理论不确定性的估计,并要求详细测量用于约束ALP特性的源周围的磁场。
2020-01-28 astro-ph.HE hep-ph
Lecture Notes: WISPs in gamma-ray astrophysics
本讲义概述涉及轴子、ALP及WISP的高能天体物理过程,阐述其性质、观测特征与暗物质关联,辅以实操教程与NGC 1275伽马射线数据的ALP搜寻分析。
2025-05-19 astro-ph.HE hep-ph
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术,用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子,我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子,其频率等于轴子质量的一半,在穿过暗物质晕传播时,会刺激轴子衰变,导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射,并为每个射电源创建一个反源,图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源(最亮的河外射电源)的通量,以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多,并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限,尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度,因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Collisions of Dark Matter Axion Stars with Astrophysical Sources
如果QCD轴子构成了暗物质总质量的很大一部分,那么轴子星在星系中可能非常丰富。因此,相互之间以及与其他天体物理体之间的碰撞可能发生。我们计算了三种碰撞的速率,并分析了它们的后果,这些碰撞发生在一颗稀轴子星和另一颗稀轴子星、一颗普通星或一颗中子星之间。在所有情况下,我们试图量化最重要的天体物理学的不确定性,我们也特别注意的情况下,碰撞导致崩溃,否则稳定的轴子星,并可能随后通过数量变化的相互作用衰减。两颗轴子星之间的碰撞可以以很高的总速率发生,但坍缩发生所需的相对速度很低,导致坍缩的总速率很低。另一方面,轴子星和普通恒星之间的碰撞有很大的速率,$Γ_\odot \sim 3000$碰撞/年/星系,对于足够重的轴子星,大部分或所有这样的碰撞导致坍缩是合理的。在这种情况下,我们确定了一个参数空间,它有一个稳定的区域和碰撞触发崩溃的区域,这取决于轴子数($N$)在轴子星,和一个比的质量,半径立方表征普通星($M_s/R_s^3$)。最后,我们重新计算轴子星和中子星之间的碰撞率,改进以前的估计,考虑圆柱对称的中子星分布。坍缩和随后的衰变通过碰撞过程,如果发生了显着的速度,可以影响暗物质现象和轴子星质量分布。
2017-05-01 astro-ph.CO hep-ph
Phenomenological implications of $S$-duality symmetry
提出了$S$ -对偶性是自然界的一种自发破缺的基本对称性。轴子和介子被等同于$S$ -对偶对称群$SL(2,\mathbbm{R})$的二重态。对称性在对应于实验估计的轴子衰变常数$f_χ$的高尺度上被破坏。类比于π介子物理中的PCAC,讨论了对称性破缺机制。介绍了费米子与轴子和介子偶态的$S$ -对偶不变相互作用.对称破缺机制对QCD扇区中费米子质量的修正可以忽略不计。受弦论普适性的启发,提出了轴子-介子偶对与QCD费米子的$S$ -对偶不变相互作用推广到所有费米子。这种对称性破缺的现象学后果进行了探讨。
2011-04-12 hep-ph hep-th
Axion Astrophysics
本文回顾了利用恒星物理(包括太阳、球状星团恒星、白矮星和中子星)对轴子性质进行约束的当前研究进展。
2025-02-26 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Polarization Measurements as a Probe of Axion-Photon Coupling: a Study of GRB 221009A
本文首次利用GRB 221009A的偏振测量并完整计算Stokes参数,对轴子-光子耦合给出约束,在特定质量区间与现有互补探针相当。
2025-06-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Friendship in the Axiverse: Late-time direct and astrophysical signatures of early-time nonlinear axion dynamics
弦论的一般低能预言是存在大量的轴子,通常被称为弦轴宇宙。轴子也有一个自然的宇宙学产生机制,真空错位,使它们成为动机良好的暗物质(DM)候选者。许多关于轴子产生的工作都考虑了单个自由轴子的情况,但在现实的轴宇宙中,弦轴子被期望密集地分布在质量的许多数量级上,并通过它们的联合势相互作用。在本文中,我们表明,在这种潜在的非线性导致一种新的类型的共振能量转移与附近的质量的轴子之间。这种共振通常将能量从具有较大衰变常数的轴子转移到具有较小衰变常数的轴子,并导致大量签名。这些包括增强的直接探测前景的共振对,即使是一个小的暗物质的子组件,并提高小规模的结构,如果对是大部分的DM。不久的将来,ADMX和DM Radio等实验的迭代将对这种情况敏感,DM子结构的天体物理探测也是如此。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion-Like Particles, Cosmic Magnetic Fields and Gamma-Ray Astrophysics
类轴子粒子(Axion-Like Particles,ALP)是由标准模型的许多扩展所预言的,它在磁场中传播的光束中产生特征性的变暗和偏振效应。在这封信中,我们证明,光子ALP混合在宇宙磁场产生一个可观察到的扭曲的能量谱的遥远的伽马射线源(如活动星系核)的ALP参数范围内允许的所有可用的限制。由此产生的效应预计将出现在100 MeV - 100 GeV的能带中,因此它可以与即将到来的GLAST任务一起研究。
2007-12-14 astro-ph hep-ph
Production of axionlike particles in $PbPb$ collisions at the LHC, HE -- LHC and FCC: A phenomenological analysis
考虑到大型强子对撞机(LHC)下一轮运行的能量以及未来高能LHC(HE-LHC)和未来圆形对撞机(FCC)的能量,研究了超周边$PbPb$碰撞(UPHIC)中类轴子粒子(ALP)的产生.假设四种不同的组合ALP质量和耦合和典型的排他性削减中央和前向检测器,我们估计的横截面和不变的质量,快度,横向动量和{共面}分布与双光子的最终状态中产生的$γγ\rightarrow a \rightarrow γγ$子过程。对背景进行了详细的分析。我们表明,背景可以大大减少排他性削减和前向检测器,作为LHCb,是理想的探测小质量的ALP。最后,我们的结果表明,未来的实验分析的双光子末态在UPHIC可以探测类轴子粒子的存在和性质。
2020-02-12 hep-ex hep-ph
Axion-Photon Conversion in 3D Media and Astrophysical Plasmas
本文推导了磁化等离子体中轴子-光子转换的输运方程,完整描述三维介质中光子产生与传播,无发散且包含折射,为轴子暗物质间接探测提供关键计算基础。
2023-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relevance of axion-like particles for very-high-energy astrophysics
标准模型的许多扩展预言了ALP的存在,ALP是一种具有双光子耦合的非常轻的自旋零玻色子。光子-ALP振荡发生在外部磁场的存在下,并且ALP可以导致对天体物理源的测量光子谱的可观察的影响。当用切伦科夫望远镜H.E.S.S.观测耀变体时,MAGIC、CANGAROO III和VERITAS。星系在宇宙演化过程中产生的河外背景光(EBL)引起了VHE波段的光源变暗。在大尺度磁场中,光子-ALP振荡可以显著减弱这种变暗,由此产生的耀变体光谱变得比预期的更硬。我们发现,对于轻于5 x 10^{-10} eV的ALP,光子的存活概率大于传统物理学在几百GeV以上预测的。这是一个明确的预测,可以用计划中的切伦科夫望远镜阵列和HAWC进行测试。此外,我们提供了一个新的解释的VHE耀变体检测到目前为止,根据该观测光谱指数的值的大的传播主要是由于在源距离的广泛传播,而不是其内部的物理性质的大的变化。
2013-05-22 astro-ph.HE hep-ph
New Atomic probes for Dark Matter detection: Axions, Axion-like particles and Topological Defects
本文简要介绍了最近提出的轴子、类轴子赝标粒子和拓扑缺陷暗物质的探测方案。我们主要集中在使用原子和分子系统的暗物质检测的可能性。对于轴子和类轴子粒子,这些方法是正在进行的光子-轴子相互转换实验和天体物理观测的补充探测。对于拓扑缺陷,这些方法是补充传统的天体物理搜索计划的基础上的引力签名。
2014-09-10 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Axions at the meV Crossroads: Theory, Cosmology, Astrophysics, and Experiments
Università di Bologna(博洛尼亚大学);INFN, Sezione di Bologna(意大利国家核物理研究所博洛尼部分所);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所);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所);Universidad de Zaragoza(萨拉戈萨大学);Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías, Universidad de Zaragoza(萨拉戈萨大学高能粒子与天体物理中心);Department of Chemistry and Physics, Barry University(巴里大学化学与物理系);Centro de Astrobiología, INTA-CSIC(西班牙国家航空航天技术研究所-西班牙国家科学研究委员会天体生物学中心);LAPTh, Université Savoie Mont-Blanc et CNRS(萨瓦蒙布朗大学CNRS拉普斯理论物理实验室);Barry University(巴里大学)
本文综述了毫电子伏量级轴子在理论、宇宙学、天体物理学和实验中的研究现状,探讨其作为暗物质和暗辐射的宇宙学影响以及在恒星和超新星中高效产生带来的天体物理探测意义。
2026-07-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A phenomenological model of magnetic flux tubes in strong fields induced by axion-origin photons
Odessa Polytechnic National University(敖德萨国立理工大学)
本文提出一个现象模型,将强磁场中空磁通管与轴子转化为轴子光子以加热日冕及通过O-loop对流层转化为轴子的高能光子保持Parker-Biermann冷却效应联系起来,解释了磁通管从对流层上升为日珥的过程。
2026-03-16 astro-ph.SR hep-ph
Status and Perspectives on Axion Searches
本文概述了轴子及类轴子粒子实验探测的现状、进展、在研项目与未来方向,涉及空腔晕镜等多种探测方式,对相关物理研究有参考价值。
2024-12-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Towards discrimination between galactic and intergalactic axion-photon mixing
有越来越多的证据表明,宇宙对高能伽马射线具有反常的透明度。流行的解释包括光子转换成假想的类轴子粒子(ALP),并返回天体物理磁场。这种转换有两种不同的情况:要么发生在伽马射线源(宿主星系)和银河系中,要么光子-ALP振荡发生在源和观测者之间的星系际磁场中。在这里,我们指出,鉴于最近的天体物理约束的ALP和星系际磁场,这两种机制意味着非常不同的ALP质量和耦合。因此,异常的确认和其中一种情况的识别将意味着ALP参数转向特定的狭窄区域。我们讨论的方法来区分这两种机制,并提出了一些初步的迹象,有利于银河系的情况。
2016-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Searches for Axionlike Particles Using Gamma-Ray Observations
类轴子粒子(ALP)是粒子物理学标准模型之外的一种常见理论预测,可以解释整个冷暗物质。这些粒子可以通过与外部电磁场中的光子混合来检测。在这里,我们提供了一个简短的审查ALP搜索,利用天体物理$γ$射线观测。我们总结了目前的界限以及未来的敏感性,并讨论了可能性,ALPs改变宇宙的$γ$射线不透明度。
2016-11-23 astro-ph.HE hep-ph
Window for preferred axion models
我们讨论了定义“轴子窗口”的唯象标准,即现实模型生活中的轴子-光子耦合的参数空间中的区域。目前,这个区域的边界取决于一些任意的标准,这将是非常可取的,以指定他们在精确的现象学要求。首先,我们专注于强子轴子模型在后暴胀的情况下,在新的矢量夸克$Q$的初始丰度是热的。我们分类他们的代表$R_Q$,要求$i)$ $Q$是足够短的寿命,以避免问题与长寿命的强相互作用的遗物,$ii)$的理论仍然弱耦合到普朗克尺度。更一般的情况下,多个$R_Q$也进行了研究,并确定作为一个函数的轴子质量的轴子-光子耦合的绝对上限和下限。在暴胀前的情况下,轴子衰变常数保持在$f_a\leq 5\cdot 10^{11}\,$ GeV的范围内,轴子-光子耦合只允许大20%左右。现实的Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky类型的轴子模型也仍然包含在强子轴子窗口内。一些机制,可以允许增强轴子光子耦合的值大大高于优选的窗口进行了讨论。
2017-09-26 hep-ph
Missing in Axion: where are XENON1T's big black holes?
我们开创了黑洞质量间隙作为一个强大的新工具约束新粒子。耦合到标准模型的一种新粒子--如轴子--在第三类恒星的核心中充当额外的损失源,抑制由于风引起的质量损失并淬灭对不稳定性。这导致了更重的天体物理学黑洞。作为一个例子,使用恒星模拟,我们表明,最近的XENON 1 T过剩的太阳轴子解释意味着天体物理黑洞的~ 56 MS,正方形内的黑洞质量差距预测的标准模型。
2020-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Anatomy of astrophysical echoes from axion dark matter
本研究从第一性原理推导μeV类轴子粒子受银河射电源辐射诱导发生受激衰变所产生的两个回声与共线发射信号,并以脉冲星为例给出未来观测预测。
2024-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Importance of axion-like particles for very-high-energy astrophysics
标准模型的几个扩展预言了类轴子粒子(ALP)的存在,这是一种具有双光子耦合的非常轻的自旋零玻色子。ALP可以在甚高能天体物理学中产生可观测的效应。在大约100 GeV以上,可观测宇宙的视界随着能量的增加而逐渐缩小,这是由于光束光子从光学和红外波段的背景光子散射,产生了e+e-对。在大尺度磁场存在的情况下,耀变体发射的光子可以在到达地球的途中振荡成ALP,并在到达地球之前返回光子。由于ALP不与背景光子相互作用,因此光束光子的有效平均自由程增加,从而提高光子存活概率。虽然吸收概率随能量而增加,但光子ALP振荡与能量无关,因此与标准预期相比,存活概率随能量而增加。我们已经对这种效应进行了系统的分析,解释了目前关于耀变体的甚高能量光子的数据。我们的预测可以用目前运行的切伦科夫望远镜(如H.E.S.S.)进行测试,MAGIC、VERITAS和CANGAROO III以及ARGO-YBJ和MILAGRO等探测器,以及计划中的切伦科夫望远镜阵列和HAWC射线天文台。具有产生上述效应的正确特性的ALP可能会被FERMILAB的GammeV实验发现,并且肯定会被DESY计划中的光子再生实验ALPS发现。
2012-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Wave-Tide Locking in Thin Stellar Streams: A Phenomenological Mass Spectrometer for an Intermediate Ultralight Axion
通过薄恒星流中波潮锁定的解析关系,提出一种无需模拟的超轻轴子质量估计方法,并利用窄流宽度数据给出轴子质量约10^{-19}eV和隐核质量约10^3-10^4 M⊙的初步约束。
2026-06-04 hep-ph
The Need for Purely Laboratory-Based Axion-Like Particle Searches
PVLAS信号导致了许多寻找与光子耦合的光玻色子的实验的提议。然而,如果应用天体物理学的界限,这些近期搜索探测的耦合强度远离允许的区域。但是,恒星中产生轴子状粒子的环境条件与实验室中存在的环境条件非常不同。我们考虑的情况下,耦合和轴子状粒子的质量取决于环境条件,如温度和物质密度。这可以将天体物理学的界限放宽几个数量级,刚好足以允许PVLAS信号。这为在不久的将来的实验中进行检测创造了令人兴奋的可能性。
2006-10-17 hep-ph
Cosmology and Astrophysics of CP-Violating Axions
本文研究具有CP破坏核子Yukawa耦合的ALP,揭示临界核子密度导致的势结构转变,并提出中子星探测与早期宇宙模型构建应用。
2024-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Aspects of Axion Phenomenology in a slice of AdS_5
出于多喉道效应的考虑,我们研究了具有大额外维度(k~ 0.01eV,kR > 1)的AdS_5切片中体轴子的唯象意义。特别是,我们比较了轴子物理与翘曲的几何形状,平面紧化的轴子。在平面紧化的情况下,我们发现,轴子的质量可以成为独立的基础Peccei-Quinn规模。令人惊讶的是,我们发现,在扭曲的额外维度的轴子的不可见性,宇宙学的可行性,和基本的现象学保持基本不变的轴子在扁平的紧致化。
2006-12-11 hep-ph
Constraints on Axion Models
两个特殊的类的轴子模型,每一个产生的轴子衰减常数的下限,虽然基于不同的考虑。在第一类中,只有一些而不是全部的右手夸克具有PQ荷,而在第二类中,同样的左手夸克的左手扇区也被考虑在内。在第一种情况下,我们发现,来自天体物理学的界限显着放宽相比,DFSZ。至于第二类,天体物理学的限制被证明是不那么严重(有一个例外),比那些来自FCNC过程。
1998-07-14 hep-ph
Very strong and slowly varying magnetic fields as source of axions
对慢变但极强磁场中粒子产生的研究扩展到轴子的情况。其动机是,对于一些以前考虑的情况下,这种磁场可能存在于非常紧凑的天体物理对象周围的可能性。
2007-04-02 hep-ph
Axions - Motivation, limits and searches
强CP问题的轴子解为物理学提供了许多可能的窗口,超越了标准模型,特别是以寻找太阳轴子和银河系轴子暗物质的形式,但在更广泛的背景下,也激发了在纯实验室实验中寻找类轴子粒子。我们简要地回顾了轴子的动机,天体物理学的限制,他们可能的宇宙学作用,以及目前对轴子和轴子类粒子的研究。
2006-11-09 hep-ph
TASI Lectures on the Particle Physics and Astrophysics of Dark Matter
这些关于暗物质(DM)的粒子物理学和天体物理学的讲义在TASI 2022“希格斯发现十年后:粒子物理学的现在和未来”上发表。“这些针对高级研究生和初级博士后水平的课堂讲稿的重点是间接的(即,天体物理学和宇宙学)粒子DM模型的探测器。虽然DM模型和间接检测广泛讨论,弱相互作用的大质量粒子(WIMP)和轴子的例子进行了详细的研究。所涵盖的主题包括:DM在宇宙学和结构形成的天体物理学中的作用,包括星系中DM密度分布,粒子DM模型的一般约束,最小DM理论,以higgsino作为相关和说明性的例子,伽马射线的间接探测,包括即将到来的切伦科夫望远镜阵列,轴子作为强CP问题的解决方案和DM候选者,包括可能的紫外线完成和轴子弦宇宙学的讨论,以及轴子的天体物理探测,如等曲率扰动,$N_{\rm eff}$,黑洞超辐射,射电望远镜,光谱调制,恒星偏振和恒星冷却等主题。本书提供了一些示例性的望远镜笔记本,引导读者进行相关的分析,其中包括一个示例性的统计分析,即利用费米大天区望远镜的伽马射线数据对Segue I矮星系进行DM湮灭搜索,这与费米银河系中心过剩的DM解释有关。我们还提供了粒子和天体粒子物理学的频率统计学的介绍。这些课堂讲稿是教学性的,重点是解释基本的物理原理和分析技术,这些技术将在未来十年的粒子DM搜索中发挥关键作用。
2023-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounds on Very Weakly Interacting Sub-eV Particles (WISPs) from Cosmology and Astrophysics
许多弱相互作用的亚电子伏特粒子(WISPs)很容易被容纳在标准模型的扩展中。一般来说,它们存在的最强界限来自恒星演化和宇宙学,据我们所知,在那里的观测似乎与粒子的标准预算相一致。在这次演讲中,我回顾了轴子和类轴子粒子,隐藏光子和微型带电粒子的最苛刻的约束。
2008-10-17 hep-ph
Intermediate Scale Accidental Axion and ALPs
我们讨论的问题,构建模型包含一个轴子和轴子类粒子,天体物理观测的动机,在中间尺度范围从$10^9$ GeV的$10^{13}$ GeV的衰变常数。我们提出的例子中,轴子和轴子状粒子意外出现的伪南武-戈德斯通玻色子的自动全球手征对称性,在具有精确的离散对称性的模型。
2014-09-28 hep-ph
Invisible Axion Search Methods
在20世纪70年代后期,轴子被提出作为强CP问题的解决方案,即为什么强相互作用保持宇称P和电荷共轭与宇称的乘积CP,尽管基本粒子的标准模型作为一个整体违反了这些对称性。最初的轴子很快就被实验室实验和天体物理学的考虑排除了,但是一个新的版本被发明出来,它的耦合要弱得多,并且逃避了实验室和天体物理学的限制。它被称为无形的”轴子。然而,轴子不可能是任意弱耦合的,因为它在早期宇宙中通过真空重新排列在耦合消失的极限下过度产生。由真空重新排列产生的轴子是今天冷暗物质的一种形式。轴子不仅为强CP问题,而且也为暗物质问题提供了一个解决方案。人们已经提出了各种方法来寻找暗物质轴子和太阳发射的轴子。它们的实施和改进导致了对不可见轴子概念的重大限制。即使是纯粹的实验室方法也可能对不可见的轴子或类轴子粒子施加重大限制。这篇综述讨论了各种方法,已经提出,并提供了理论推导的信号。
2020-10-09 hep-ph
Particle Astrophysics from the Particle Perspective
在这次演讲中,我将讨论粒子物理学和天体物理学/宇宙学界面的几个主题。这些问题包括暗物质和两种流行的暗物质候选者:轴子和中性伴子。我还简要讨论了一些最近的发展,电弱重子生成,以及各种有点更异国情调的主题:畴壁的命运,axinos,非零宇宙学常数,和宇宙学约束的模型与动力学超对称性破缺。大部分的材料是审查,但一些言论,特别是关于轴子宇宙学的框架下的超对称性,我相信是原来的。
1993-11-05 hep-ph
Axion Hunting at the Turn of the Millenium
根据Peccei-Quinn尺度上的天体物理学和宇宙学限制,回顾了几个当前和拟议中的寻找银河系暗物质和太阳轴子的实验的现状。
1998-06-27 hep-ph
Dark Matter Related to Axion and Axino
我讨论了QCD轴子的基本特征:强CP解,因此它的理论必要性。我还回顾了轴子和axino效应的天体物理学和宇宙学,特别是强调其在宇宙中的暗物质组成部分的作用。
2008-10-30 astro-ph hep-ph
Axion and neutrino physics from anomaly cancellation
最近已经表明,在标准模型的(非超对称)六维版本中的异常取消的要求将场内容固定到已知的三代。我们讨论的现象学后果的取消的本地异常:强CP问题得到解决,基本规模的理论是有界的物理学的轴子。中微子获得的质量在大气实验所建议的范围内。
2001-08-04 hep-ph
Axion-like Particle Effects on Photon Polarization in High-Energy Astrophysics
本综述介绍了类轴子粒子(ALPs)对光子偏振的理论与唯象影响,推导了光子存活概率与偏振参数,并探讨了当前及未来偏振测量任务对星系团、耀变体等天体源中ALP效应的探测前景。
2024-07-31 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Round Table on Axions and Axion-like Particles
在这篇文章中,基于XIII夸克禁闭和强子谱禁闭会议的圆桌会议上的讨论,我们回顾了QCD轴子的主要性质,更一般地说,类轴子粒子及其在天体物理学和宇宙学中的相关性。在最后一节中,我们描述了寻找QCD轴子和类轴子粒子(ALP)的实验概念。
2019-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Hydrogen Axion Star: Metallic Hydrogen Bound to a QCD Axion BEC
作为冷暗物质的候选者,QCD轴子可能形成玻色-爱因斯坦凝聚体,称为轴子星,质量在$10^{-11}\,M_{\odot}$周围。在本文中,我们指出一个全新的天体,一个氢轴子星(HAS),很可能是由普通重子物质成为引力束缚到轴子星。我们研究了HAS的性质,发现HAS的氢云中心具有较高的压力和温度,可能处于液态金属氢状态。由于轴子星和氢云的粒子数密度都很高,轴子和氢之间微弱的相互作用仍然可以在$10^{13}~\mbox{W}\times(m_a/5~\mbox{meV})^4$周围产生足够的内部能量,使这些物体成为发光的点源。高分辨率的紫外、光学和红外望远镜可以通过黑体辐射发现HAS。
2016-12-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Axion-Like Particles With Gamma Ray Telescopes
我们建议,轴子状粒子(ALP)与双光子顶点,符合所有天体物理和实验室的界限,可能会导致一个可检测的签名,在高能量伽马射线源的光谱。这是由于伽马射线在有效的天体物理加速器的磁场中根据“希拉斯标准”转化为ALP,例如活动星系核的喷流或射电星系的热点。GLAST在1-100 GeV范围内和地面伽马射线望远镜在TeV范围内发现这种效应是可能的。
2007-12-06 astro-ph hep-ph
Global fits of axion-like particles to XENON1T and astrophysical data
XENON1T实验中观察到的过量电子反冲事件被解释为类轴子粒子(ALP)的潜在信号,要么产生于太阳,要么构成银河系暗物质晕的一部分。这也被解释为实验中微量氚的结果。我们认为太阳和暗物质ALP假说的证据相结合的XENON1T数据和多个天体物理探测器,包括水平支星,红巨星,和白矮星。我们简要地讨论ALP衰变和超新星冷却的影响。虽然不同的数据集是在明确的紧张局势的情况下,太阳ALP,所有的测量可以同时容纳的情况下,暗物质ALP的次主导部分。然而,这种解决方案需要调整几个先验未知参数,因此对于我们的先验选择,贝叶斯分析显示,对于XENON1T超过背景假设的ALP解释没有强烈的偏好。
2021-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Real-time dynamics of axion particle production due to spontaneous decay of a coherent axion field
我们发现,如果轴子势有多个极小值,相干轴子场通过量子隧穿发射出轴子粒子而自发衰变。通过采用$\hbar$ -展开和平均场近似,我们开发了一种形式主义来跟踪的实时动态的轴子粒子的生产,包括它的反反应的相干轴子场。我们还提出了各种物理量的时间演化的数值结果,包括相干轴子场的强度,所产生的轴子粒子的相空间密度,能量密度,和压力。我们的结果的现象学意义进行了讨论。
2020-01-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Technically Natural Baryogenesis with the QCD Axion
University of California Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校);University of Washington(华盛顿大学);International Centre for Theoretical Physics(国际理论物理中心);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室)
该研究通过多轴子混合机制,构造了能同时产生观测到的重子不对称与暗物质丰度的技术自然重子生成模型,其参数可被近未来观测检验。
2026-10-16 hep-ph
Effects of Axion Interactions on Quark Stars in 4D Einstein-Gauss-Bonnet Gravity
School of Physics, Xi’an Jiaotong University(西安交通大学物理学院)
研究通过结合微观轴子扩展模型与四维爱因斯坦-高斯-博内引力宏观框架探索夸克星性质,发现轴子相互作用及 4D EGB 修正改变夸克星结构,其综合效应产生的质量-半径序列更符合观测约束,为描述大质量夸克星提供框架。
2026-09-24 hep-ph