Reply to comment on "Irregularity in gamma ray source spectra as a signature of axionlike particles"
G.加兰提和隆卡德利最近公开发表了对D. Wouters和P. Brun关于天体物理介质中光子混合到轴子样粒子引起的不规则性[Phys. Rev. D86，043005（2012）]。他们特别声称在文章中发现了一些错误。本文是对他们的评论的回应，我们反驳了他们的论点，并表明文章中提出的结果是正确的。结果表明，大多数误解来自于束流初始状态的定义，本文对此作了一些澄清。
2013-05-17 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axion-like particles from X-ray observations of Hydra galaxy cluster
类轴子粒子（ALP）属于一类新的赝标粒子，通常与光子耦合，从而打开了在外部磁场中从光子振荡到ALP的可能性。在目睹了它们的磁场的动荡之后，这些振荡预计会在天体物理源光谱的有限能量范围内留下不规则的印记。在这项研究中，钱德拉观测的长蛇座星系团被用来限制的值的耦合的ALP光子。我们考虑来自中心源Hydra A的X射线光子在星系团磁场中的转换。磁场强度和结构通过观测很好地确定，这增加了分析的鲁棒性。Hydra A的X射线光谱中没有异常不规则性保守地提供了对ALP质量低于7 e-12 eV的耦合常数的最有竞争力的约束，g < 8.3e-12 GeV-1，置信水平为95%。由于所涉及的特殊现象学，这些约束实际上更普遍地适用于非常轻的伪南布-戈德斯通玻色子。
2013-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Irregularity in gamma ray source spectra as a signature of axionlike particles
在标准模型的某些扩展中，预期在外部磁场中从高能光子到轻赝标粒子的振荡会发生。通常认为，这些类轴子粒子（ALP）可能会导致伽马射线源的能谱下降，并可能降低宇宙对TeV伽马射线的不透明度。我们在这里表明，这些假设实际上是基于一个平均的行为，不可能发生在单一来源的实际观察。我们提出了一种新的方法来搜索光子ALP振荡，利用这一事实，一个单一的观察将偏离平均期望。我们的方法是基于对伽玛射线源的能谱中的不规则性的搜索。我们预测的功能是不太可能产生已知的天体物理过程和一个新的签名的ALP是很容易证伪。
2012-09-12 astro-ph.HE hep-ph
Assessing the sensitivity to Axion-Like-Particle Dark Matter with very-high-energy gamma-ray observations of selected AGN and galaxy cluster pairs
Irfu, CEA Saclay, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen（蒂宾根大学）
研究通过对选定AGN和星系团对进行甚高能伽马射线观测评估对类轴子暗物质的敏感性，采用叠加分析方法，利用模拟数据评估性能，可探索neV质量范围的ALP暗物质参数空间。
2026-07-16 astro-ph.CO 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
Hardening of TeV gamma spectrum of AGNs in galaxy clusters by conversions of photons into axion-like particles
一小部分产生VHE伽马射线的活动星系核位于星系团中。团簇内介质中存在的磁场将导致VHE光子转化为类轴子粒子（ALP），这是标准模型的几个扩展的一般预测。以这种方式产生的ALP将穿越不受河外背景光影响的宇宙学距离，而VHE光子则会被大量吸收。最终，一部分重要的ALP会在银河系的磁场中重新转化为VHE光子。这一机制使星系团中活动星系核的VHE谱显著硬化。作为一个具体的例子，我们考虑两个观测到的VHE伽马射线源位于星系团，即1ES 0414 + 009在红移z = 0.287和MKN 501在z = 0.034的能谱。我们发现，硬化在所观察到的光谱变得相关的E> 1 TeV。对这一特征的探测将允许用目前运行的成像大气切伦科夫望远镜（如H.E.S.S.）间接探测质量m_a <10 ^{-8} eV且光子-ALP耦合g_{a gamma} <10 ^{-10} GeV ^{-1}的超轻ALP的存在，MAGIC、VERITAS和CANGAROO-III，甚至更有可能与CTA、HAWC和HiSCORE等计划中的探测器一起使用。对这一机制中调用的超轻ALP进行独立的实验室检查，可以与DESY的光子再生实验ALPS的计划升级和下一代太阳轴子探测器IAO一起进行。
2012-10-22 astro-ph.HE hep-ph
Photon-axion conversion in Active Galactic Nuclei?
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALPs）是当前研究的热点。我们分析的背景下，活动星系核（AGN）的相对论性喷流模型的光子ALP转换超过100个来源。与以前的说法相反，我们发现，这个过程不能发生在100 GeV以上，无论实际的活动星系核模型和ALP参数的值。这一结果排除了一种绕过100 GeV以上宇宙不透明度的策略，这显然是观测所需要的。我们还表明，一些活动星系核的可观察到的效果，可以显示在X和软伽玛射线波段。
2009-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Axion-Like Particles from observations of AGN B2 2234+28A and 3C 454.3
本文提出一种依赖模型的方法，利用Fermi-LAT和MAGIC U.L.数据研究AGN B2 2234+28A和3C 454.3光谱中的轴子-光子振荡效应，通过MCMC方法拟合并给出了轴子参数及95%置信水平上限约束。
2024-11-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
AGN spectral variability across activity states and searches for axion-like particles
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学）；Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院博戈留博夫理论物理研究所）
本研究探讨了AGN光谱变化对ALP搜寻的影响，发现时间平均可能误判ALP效应，强调需考虑光谱变化以提高搜索精度。
2026-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion luminosity of Active Galactic Nuclei
计算了活动星系核（AGN）中轴子的通量。在吸积盘中，通过康普顿、韧致辐射和普里马科夫过程可以产生轴子。我们发现，由于这些过程的轴子光度是可以忽略不计的活动星系核的光子光度相比。由于背景磁场中的赝标-光子混合现象，我们还计算了活动星系核大气中质量很小的赝标的光度。在这种情况下，我们发现，在某些参数范围内，赝标通量可以超过光子。我们评论的影响，这一结果上所观察到的大规模的光学偏振活动星系核的排列。
2009-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Axion-Like Particles from Non-Observation of Spectral Modulations for X-ray Point Sources
我们扩展以前的搜索ALP光子转换引起的X射线光谱调制的各种新的来源，所有的类星体或活动星系核位于或后面的星系团。我们考虑了总共七个新的来源，数据来自钱德拉档案。在所有的情况下，光谱是很好地符合吸收的幂律没有证据的光谱调制，允许限制放置在ALP-光子耦合参数$g_{aγγ}$。有两个特别好的来源：A1795中的Seyfert星系2 E3140和A1367中的活动星系核NGC 3862，分别得到了$g_{aγγ} \lesssim 1.5 \times 10^{-12} {\rm GeV}^{-1}$和$g_{aγγ} \lesssim 2.4 \times 10^{-12} {\rm GeV}^{-1}$的轻ALP（$m_a \lesssim 10^{-12} {\rm eV}$）的95%的界限。
2017-04-18 astro-ph.HE hep-ph
A New Bound on Axion-Like Particles
类轴子粒子（ALP）和光子在磁场中传播时会发生量子力学上的相互转换，ALP-光子转换会在天体物理源的光谱中产生振荡特征。我们使用深（370 ks），短帧时间钱德拉观测明亮的核心在中心的射电星系M87在室女星系团寻找签名的轻ALP。在X射线幂律谱中没有实质性的不规则性导致光子-ALP耦合的新上限，$g_{aγ}$：使用与M87和M84的法拉第旋转测量一致的簇磁场的保守模型，我们发现$g_{a γ} < 2.6\times10^{-12}$ GeV的$^{-1}$在95%置信水平的ALP质量$m_a \leq 10^{-13}$ eV。其他一致的磁场模型导致更强的限制$g_{a γ} \lesssim 1.1$ - $1.5 \times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$。这些界限都强于SN 1987 A没有伽马射线暴的极限，排除了未来实验（如ALPS-II和IAO）可获得的参数空间的很大一部分。
2017-12-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity to Axion-like Particle dark matter with very-high-energy gamma-ray observations of Active Galactic Nuclei located behind Galaxy Clusters
CEA Saclay, Université Paris-Saclay（法国原子能和替代能源委员会萨克雷研究中心，巴黎萨克雷大学）；Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen（蒂宾根大学天文与天体物理研究所）
通过高能伽马射线观测活动星系核，研究轴子类粒子与光子相互作用的灵敏度，探索暗物质参数空间。
2026-06-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improving Statistical Sensitivity of X-ray Searches for Axion-Like Particles
对星系团中或星系团后明亮活动星系核的X射线观测提供了独特的能力来约束类轴子粒子（ALP）。现有的分析技术依赖于整体拟合优度的测量。我们开发了一种新的分析方法，提高了统计的敏感性ALP光子振荡隔离的特性引起的ALP的准正弦调制。这涉及分析波长空间中的残差，从而使傅立叶结构变得明显，以及机器学习方法。对于具有微量热仪分辨率的望远镜，模拟表明，与以前的方法相比，这些方法对ALP的灵敏度增加了两倍。
2018-08-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Photons to axion-like particles conversion in Active Galactic Nuclei
光子可以在活动星系核内或周围转化为类轴子粒子（axion-like particles，ALPs）$γ\to a$，并在银河系磁场中再转化回光子$a \to γ$的观点于2008年提出，最近引起了越来越多的关注。然而，到目前为止，还没有人像现有知识所允许的那样仔细地估计转换概率$γ\to a$。我们的目标是填补这一空白。我们首先注意到，能在100 GeV以上探测到的活动星系核是耀变体，即带有喷流的活动星系核，其中一个喷流指向我们。此外，耀变体分为两个定义明确的类别：BL Lac对象（BL Lac）和平坦频谱射电类星体（FSRQ），具有截然不同的属性。在这封信中，我们报告了这两类耀变体内部的$γ\to a$转换概率的初步评估。我们的发现令人惊讶。事实上，虽然在BL Lac的情况下，由于强烈依赖于沿喷流的发射区域的有点不确定的位置和其中的磁场强度的值，转换概率被证明是完全不可预测的，但对于FSRQ，我们能够做出明确的预测。我们的研究结果是非常重要的计划非常高的能量光子探测器，如CTA，HAWK，伽马-400和HISCORE。
2015-04-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Current and Future constraints on Very-Light Axion-Like Particles from X-ray observations of cluster-hosted Active Galaxies
本文利用钱德拉对星系团活动星系核的X射线观测限制极轻类轴子粒子与光子耦合，并展望下一代X射线天文台可将限制提升约10倍。
2023-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Evidence for Axion-like Particles from Active Galactic Nuclei
Burrage、Davis和Shaw最近建议利用天体高能和低能光度之间的相关性来探测磁场区域中光子和类轴子粒子（ALP）之间可能的混合。他们还通过分析活动星系核的光学/紫外和X射线单色光度，提出了ALP存在的证据。我们通过使用斯隆数字巡天/Xmm牛顿类星体巡天（Young等人，2009），它允许探索18种不同的光学/UV和X射线单色光度组合。然而，我们没有找到令人信服的证据证明ALP的存在。此外，Burrage等人报告的信号似乎更可能是由于X射线吸收而不是光子-ALP振荡。
2010-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New constraints on light Axion-Like Particles using Chandra Transmission Grating Spectroscopy of the powerful cluster-hosted quasar H1821+643
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）被几种超越标准模型的理论预言，特别是弦论。在存在垂直于传播方向的外部磁场的情况下，ALP可以耦合到光子。因此，如果通过磁化等离子体观察X射线源，例如星系团中的发光类星体，我们可以预期光子ALP振荡很好地描述了光谱失真。利用$571 \ \mathrm{ks}$结合高、低能透射光栅（HETG/LETG）Chandra对强射电宁静类星体H1821+643进行了观测，该类星体位于红移为$0.3$的冷核星系团中.该光谱由双幂律连续谱和典型的1型活动星系核（AGN）的宽$+$窄铁谱线发射很好地描述，其余的光谱特征为$< 2.5\%$。使用基于细胞的方法来描述湍流集群磁场，我们比较我们的光谱与光子ALP混合曲线为500场实现假设的热磁压力比保持不变的维里半径。在$99.7\%$可信度和使用$β= 100$时，我们排除了大多数ALP肿块$< 10^{-12} \ \mathrm{eV}$的所有耦合$g_\mathrm{aγ} > 6.3 \times 10^{-13} \ {\mathrm{GeV}}^{-1}$。我们的研究结果是适度更敏感的约束ALP比以前最好的结果从钱德拉观测英仙座集群，虽然与一个较少的约束场模型。我们反映了光明的活动星系核嵌入在丰富的集群，特别是与即将到来的雅典娜任务的ALP研究的光明的未来。
2021-11-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
How do Magnetic Field Models Affect Astrophysical Limits on Light Axion-like Particles? An X-ray Case Study with NGC 1275
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是粒子物理学标准模型的一个很好的扩展，目前对活动星系核（AGN）的X射线观测对ALP与电磁场的耦合（$g_{a γ}$）提出了最严格的限制，特别是对于非常轻的ALP（$m_a\lesssim10^{-11}$ eV）。我们重新审视了Reynolds等人（2020）使用NGC 1275（英仙座星系团的中心AGN）的Chandra X射线光栅光谱学获得的限制，检查X射线光谱模型和磁场模型的影响。我们还提出了一个新的公开可用的代码，ALPro，我们用它来解决ALP传播问题。我们讨论了英仙座湍流磁场的证据，并表明，它可以是重要的解决尺度低于相干长度的磁场结构。我们重新分析了NGC 1275 X射线光谱使用改进的数据处理和基线光谱模型。我们发现的限制是不敏感的部分覆盖的吸收体是否被用于配合。在低$m_a$（$m_a\lesssim10^{-13}$ eV）下，与Reynolds等人（2020）的模型B相比，我们发现不同磁场模型对$g_{a γ}$（通过$0.1-0.3$ dex）的限制略弱。设计用于模拟$\sim50$ kpc尺度相干结构的高斯随机场（GRF）模型也仅导致稍微弱的限制。我们的结论是，现有的模型B的限制是强大的假设$β_{\rm pl}\approx100$，是不敏感的细胞为基础的方法或GRF使用。然而，天体物理学的…
2022-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-Like Particles and Recent Observations of the Cosmic Infrared Background Radiation
CIBER合作发布了他们的第一个宇宙红外背景（CIB）辐射的观测数据，与理论推断的值相比，在波长$\sim$ 1 $μ$ m附近有显着的过量。CIB辐射的数量对宇宙的不透明性有显着的影响，因为TeV的伽马射线是从遥远的源（如AGN）发射的。根据CIBER实验报告的CIB辐射值，通过这种TeV伽马射线与CIB光子的反应，TeV伽马射线在传播过程中应该会显著衰减，这将导致能量谱与目前TeV伽马射线源的观测结果不一致。在这篇文章中，我们讨论了TeV伽马射线观测和CIB数据之间的这种紧张关系的可能解决方案，即轴子[或类轴子粒子（ALP）]可能通过异常诱导的光子-轴子混合来增加宇宙的透明度。我们发现一个区域中的轴子质量，$m_a \sim 7 \times 10^{-10} - 5 \times 10^{-8}$ eV，和轴子光子耦合常数，$1.2 \times 10^{-11} {\rm GeV}^{-1} \lesssim g_{aγ} \lesssim 8.8 \times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$，解决了这个问题的参数空间。
2017-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Detection of distant AGN by MAGIC: the transparency of the Universe to high-energy photons
MAGIC最近对blazar 3C 279的探测证实了H.E.S.S.之前的指示。宇宙对极高能量的伽马射线比以前认为的更透明。我们证明，这一事实可以与标准的耀变体辐射模型相一致，只要在河外磁场中发生光子振荡成为超轻的类轴子粒子。这种效应的定量估计解释了3C 279的光谱。在不久的将来，我们的预测可以通过卫星搭载的GLAST探测器以及地面成像大气切伦科夫望远镜H.E.S.S.进行测试，MAGIC、CANGAROO III、VERITAS和广泛的空气簇射阵列ARGO-YBJ和MILAGRO。
2009-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing $μ$eV ALPs with future LHAASO observation of AGN $γ$-ray spectra
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）在标准模型之外的一些理论中被预测。来自活动星系核（AGN）的TeV γ射线在传播到地球的过程中，由于与宇宙背景光（EBL/CMB）的对产生相互作用而发生衰减。这种衰减可以通过AGN和星系磁场中的光子-ALP转换来规避，并且预计在观测到的光谱中会出现通量增强。在这项工作中，我们研究的活动星系核的γ射线谱的能量高达100\，TeV以上的探测ALP参数空间在$μ$ eV左右的潜力，其中耦合$g_{aγ}$是迄今为止相对较弱的约束。我们发现Mrk_501、IC_310和M_87这三个邻近的亮源适合于我们的物镜。假设内禀谱指数截止能量，我们用有/无ALP的模型外推这些源的观测谱，直到100 μ TeV以上.对于具有$m_{a}\lesssim0.5\,μ$ eV的$g_{aγ}\gtrsim 2\times$ $10^{-11} \rm GeV^{-1}$，ALP模型预测的100\，TeV附近的通量比标准吸收的通量提高了一个数量级以上，并且可以被LHAASO探测到.我们的结果受到内禀截止能量和活动星系核瓣（或羽流）磁场的不确定性的影响。对于乐观估计，约束可以改进为具有$m_{a}\lesssim1\,μ$ eV的$g_{aγ}\gtrsim 2\times$ $10^{-11} \rm GeV^{-1}$。这就要求即将举行的CTA…
2021-09-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Physics Beyond the Standard Model with Future X-ray Observatories: Projected Constraints on Very-Light Axion-Like Particles with $Athena$ and $AXIS$
本研究评估了未来X射线观测台 $Athena$ 和 $AXIS$ 通过观测星系团AGN限制极轻类轴子粒子的潜力，并利用深度神经网络克服仪器校准误差，成功恢复了对光子-ALP耦合的探测灵敏度。
2023-04-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Projected bounds on ALPs from Athena
星系团是寻找类轴子粒子的理想实验室。它们包含的磁场可以在位于它们之中或之后的活动星系核的X射线谱中引起准正弦振荡。由于其出色的能量分辨率，雅典娜X射线天文台上的X射线积分场单元（X-IFU）仪器对ALP诱导的调制比目前的探测器更敏感。作为雅典娜对ALP-光子耦合$g_{a γγ}$敏感性的首次分析，我们使用SIXTE模拟软件模拟了英仙座星系团中Seyfert星系NGC 1275的观测。我们估计，对于200 ks曝光，光谱调制的非观测将约束$m_a \lesssim 10^{-12} \rm{eV}$的${g_{aγγ}\lesssim1.5\times10^{-13}\rm{GeV}^{-1}}$，表示使用当前一代卫星导出的约束的数量级改进。
2017-12-04 astro-ph.HE hep-ph
Probing Axion-Photon Mixing with High-Resolution X-ray Spectroscopy
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (NAOC)（中国科学院国家天文台）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文学系）；Theory Center, Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子核研究研究所理论中心）；Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo Institutes for Advanced Study, The University of Tokyo（东京大学宇宙物质量子物理学前沿研究中心）
本研究针对超轻类轴子粒子（ALPs）的探测需求，预测了三类天体系统中ALP-光子转化效应，评估了XRISM等X射线任务的探测灵敏度，证实高分辨率X射线观测可拓展ALP耦合参数探测空间，助力超出标准模型的物理研究。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
