Systematics in the XENON1T data: the 15-keV anti-axion
XENON 1 T合作在他们的科学运行1数据中发现了超过7 keV的电子反冲事件，其光谱形状与太阳轴子诱导信号的预期一致。太阳-轴子模型相对于零假设的统计显著性为3.5 $σ$。在这项工作中，我们提供的证据错误的电子反冲数据，可能会降低局部意义的轴子模型低至$p \approx 0.1$。为了得出这一结论，我们寻找一个信号与太阳轴子模型的光谱模板，但转移到更高的（非物理）能量以上~7千电子伏。我们发现，从这个边带分析中发现的显著性分布不遵循预期的卡方分布，这使我们能够量化错误建模可能影响能量低于~7 keV的数据解释的程度。例如，我们发现，当太阳轴子模型的能量向上移动~15 keV并允许负归一化时，数据的拟合更显着。
2020-06-29 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
Cluster X-ray line at $3.5\,{\rm keV}$ from axion-like dark matter
最近报道的$E_γ\simeq 3.5\, {\rm keV}$的X射线线信号来自各种星系团和仙女座星系的叠加光谱，可能来自质量为$2 E_γ$的衰变暗物质粒子。一个轻的轴子类标量被认为是暗物质的天然候选者，并对其产生机制进行了仔细研究。我们表明，适当数量的轴子遗迹密度与首选参数，$m_a \simeq 7 \,{\rm keV}$和$f_a \simeq 4\times 10^{14}\, {\rm GeV}$，可以自然地从暴胀子的衰变。如果轴子是由轴子衰变产生的，由于结构形成的束缚，它不可能构成总的遗迹密度。尽管如此，萨克逊衰变是一个有趣的可能性，因为$3.5\, {\rm keV}$线和暗辐射可以同时解决，与普朗克数据一致。轴子的小失准角，范围在$θ_a\sim 10^{-4} -10^{-1}$之间，取决于再加热温度，也可以是轴子生产的来源。该模型可以满足结构形成和等曲率扰动的约束。
2014-10-07 astro-ph.CO 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
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
Searching for a 0.1-1 keV Cosmic Axion Background
弦论模在z \sim 10^{12}处的原初衰变自然会产生能量为0.1 - 1 keV的暗辐射宇宙轴子背景（CAB）。这种CAB可以通过天体物理磁场中的轴子-光子转换来探测，从而在极紫外和软X射线波段产生准热过剩。即使对于\ll 10^{-11} GeV^{-1}的轴子-光子耦合，也可以产生实质性的和可观察的光度。我们认为轴子-光子转换可以解释观测到的星系团中软X射线的过量发射，也可能对弥散未分辨的宇宙X射线背景有贡献。我们列出了一些相关的预测的情况。
2014-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
A keV String Axion from High Scale Supersymmetry
各种理论和实验上的考虑激发了具有高尺度超对称性破缺的模型。虽然这样的模型可能很难在对撞机中进行测试，但我们建议在低得多的能量下寻找签名。我们表明，keV线的X射线光谱的星系团（如最近有争议的3.5 keV观测）可以有它的起源在一个普遍的弦轴子耦合到一个隐藏的超对称性破缺部门。弦轴子和隐藏扇区中的附加轴子的线性组合仍然很轻，通过超对称破缺动力学获得10千电子伏的质量。为了解释X射线谱线，超对称破缺的尺度必须约为$10^{11-12}$ GeV。这激发了高尺度超对称性，如纯引力中介或最小分裂超对称，并且与所有当前限制一致。由于轴子质量是由动力学质量尺度控制的，因此在膨胀期间，这个质量可以高得多，避免了与高尺度膨胀相关的等曲率（和畴壁）问题。在附录中，我们提出了一种机制，为稳定的质子，另外导致$\mathcal{O}(1)$修改的异常调解的高吉诺质量。
2015-03-20 hep-ph hep-th
Constraint on solar axions from seismic solar models
本文根据新的太阳模型（地震太阳模型）和最近的太阳中微子观测资料（Super-Kamiokande和Sudbury中微子天文台（SNO）），重新研究了轴子与双光子耦合的理论极限$g_{aγγ}$.从理论预期的中微子流量和测量的中微子流量的比较，我们设置了一个极限$g_{aγγ} < 4.0\times 10^{-10} ~\mathrm{GeV} ^{-1}$。这个极限是基于一个新的程序是约3倍的改进，以前的理论极限和更严格的限制比太阳轴子实验。因此，这个极限是对太阳轴子最严格的极限。
2001-12-02 hep-ph
The 3.5 keV Line from Stringy Axions
粒子天体物理学中一个有趣的结果是最近从星系团中探测到一条无法解释的3.5千电子伏线。一个有前途的模型，它可以解释的信号和它的非观测矮球状星系的形态，涉及到7千电子伏的暗物质粒子衰变成一对超轻的轴子，转换成光子的磁场的集群。鉴于轻轴子自然出现在4D弦真空，在本文中，我们提出了一个微观实现的IIB型通量紧致化的框架内，这个模型。暗物质是一个局部的闭弦轴子，由于对超势的次显性多瞬子修正，它产生了一个微小的质量，并通过动力学混合耦合到一个几乎没有质量的开弦轴子上，这个开弦轴子生活在奇点处的D3-膜上。这种超轻轴子与光子的相互作用是由U（1）动力学混合引起的。在描述了卡-丘几何和膜设置，我们讨论了深入的模量稳定，由此产生的质谱和强度的所有相关的耦合。
2017-10-16 astro-ph.HE hep-ph hep-th
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
Solar axion flux from the axion-electron coupling
在非强子轴子模型中，轴子与电子在树能级上耦合，太阳轴子通量完全由ABC反应（原子复合和去激发，韧致辐射和康普顿）控制。本文利用轴子和光子发射截面之间的关系，从现有的单色光子辐射不透明度（OP，LEDCOP和OPAS）库中计算ABC通量。由于原子复合（自由束缚电子跃迁）和去激发（束缚-束缚），这些结果比以前的估计值大约30%，而以前没有考虑到这一点。
2013-10-02 hep-ph
A 3.55 keV hint for decaying axion-like particle dark matter
最近，在大量的星系团和仙女座星系团的组合光谱中发现了3.55 keV发射线的迹象。这条谱线不能用任何已知的谱线来识别。人们很容易推测，它的起源是一种粒子的衰变，这种粒子贡献了全部或部分暗物质。在本文中，我们想指出的是，作为全部或部分暗物质的类轴子粒子是产生这种特征的理想候选者。更重要的是，在基于弦论的标准模型的扩展中，所需的参数值是相当可行的，并且可以与各种其他有趣的现象联系起来，这也可能允许对这种推测进行新的检验。
2014-02-28 astro-ph.CO 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
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
3.55 keV photon lines from axion to photon conversion in the Milky Way and M31
我们进一步探讨的情况下，最近观察到的3.55千电子伏的光子线产生的暗物质衰变到一个类轴子粒子（ALP）的能量3.55千电子伏，然后转换为光子在天体物理磁场。这ALP方案是很好的动机所观察到的形态的3.55千电子伏通量。对于这种情况下，我们研究了预期的流量从暗物质衰变在银河系和仙女座（M31）的星系晕。银河系的磁场是不对称的银河系中心，因此产生的3.55千电子伏的通量形态显着不同的情况下，直接暗物质衰变为光子。然而，银河系的磁场并不足以产生可观测的信号，即使是ASTRO-H。相比之下，M31具有ALP到光子转换的最佳条件，来自M31的内在信号比银河系大两个数量级，与星系团的信号相当，并且与观测结果一致。
2014-11-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Limits on Axion Couplings from the first 80-day data of PandaX-II Experiment
利用中国锦屏地下实验室PandaX-II实验获得的第一批低本底数据，对太阳轴子和银河系类轴子暗物质粒子进行了新的探索，总曝光量约为$2.7\times 10^4$ kg $\cdot$ d.目前还没有发现太阳轴子或星系轴子类暗物质粒子候选者。在90%的置信水平下，从$10^{-5}$到1 keV/ $c^2$的质量范围内，由太阳通量得到的轴子-电子耦合（$g_{Ae}$）的上限约为$4.35 \times 10^{-12}$，与最近的LUX结果相似.我们还报告了一个新的最佳限制从$^{57}$铁去激发。另一方面，银河系轴子的上限是$10^{-13}$的数量级，质量范围从1 keV/ $c^2$到10 keV/ $c^2$，置信水平为90%，与LUX相比略有改善。
2017-10-03 astro-ph.SR hep-ex 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
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
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
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
Inverse Primakoff Scattering as a Probe of Solar Axions at Liquid Xenon Direct Detection Experiments
我们表明，XENON 1 T和未来的液体氙（LCED）直接检测实验是敏感的轴子通过标准的$g_{aγ}aF\tilde{F}$运营商由于逆Primakoff散射。这个以前被忽略的通道显著地提高了对轴子-光子耦合的灵敏度，对于质量高达keV的轴子，其范围延伸到$g_{aγ} \sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$，从而延伸到更重的QCD轴子模型的区域。这一结果修改了解释XENON 1 T过剩所需的耦合太阳轴子，打开了一个大区域的$g_{aγ}$ - $m_a$参数空间，这是不排除的CAST日光镜实验和减少与天体物理约束的紧张局势。我们探讨了太阳轴子的灵敏度，未来几代的LREX探测器，可以超过未来的日光镜实验，如IAXO，参数空间的一个大区域。
2021-03-01 hep-ph
Testing the axion-conversion hypothesis of 3.5 keV emission with polarization
最近在一些星系团、仙女座星系（M31）和银河系（MW）中心测量到的3.5 keV谱线可以很好地解释为暗物质在星系团或星系的磁场中衰变为类轴子粒子（ALP）并随后转化为3.5 keV光子的情况。我们建议通过进行X射线偏振测量来测试这一假设。由于ALP只能与极化方向平行于磁场的光子耦合，因此我们可以通过测量3.5 keV线的极化并将其与磁场的方向进行比较来确认或拒绝该模型。讨论了星系团和旋涡星系的光度和偏振测量，给出了偏振与星系倾角的一般关系。目前正在开发的X射线偏振探测器，如增强型X射线定时和偏振（eXTP），成像X射线偏振探测器（IXPE）和X射线成像偏振探测器（XIPE），只能勉强检测到这种效应。灵敏度可以进一步提高，在未来与更大的有效面积或更好的能量分辨率的探测器。
2017-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Helioseismological constraint on solar axion emission
日震声速剖面严格限制了标准太阳模型的可能偏差，使我们能够推导出普里马科夫轴子发射对异常太阳能损失的新限制。对于轴子-光子耦合的$g_{aγ} < 5 x 10^(-10) GeV^(-1)$，太阳模型几乎与标准情况无法区分，而$g_{aγ} > 10 x 10^(-10) GeV^(-1)$可能被排除在外，对应的轴子光度约为$0.20 L_(sun)$。这个对$g_{aγ}$的限制比众所周知的球状星团限制要弱得多，但比以前的太阳极限要严格3倍。我们的结果主要是大量的当前或拟议的搜索实验太阳轴子的兴趣，因为我们的限制定义的最大g_{aγ} $，它是自洽的使用标准的太阳能模型来计算轴子光度。
1998-12-03 astro-ph hep-ph
Searches for axions with the EDELWEISS experiment
EDELWEISS实验的主要目的是使用锗测辐射热计直接探测WIMP。它对轴子引起的低能电子反冲也很敏感。我们提出了新的约束的EDELWEISS-II实验数据的耦合的轴子。使用高达448~kg·d的总曝光量，我们在四种涉及轴子起源和耦合的不同假设的情况下，搜索了轴子诱导的电子反冲到2.5~keV。我们对$g_{Aγ}<2.15\times 10^{-9}$ ~GeV $^{-1}$的光子在未被轴子太阳镜完全覆盖的质量范围内的耦合设定了95~\%的CL极限。我们将耦合约束到电子，$g_{Ae} < 2.59\times 10^{-11}$，类似于更间接的太阳中微子约束。最后，我们对$g_{Ae}\times g_{AN}^{\rm eff}<4.82 \times 10^{-17}$进行了限制，其中$g_{AN}^{\rm eff}$是$^{57}$ Fe的有效轴子-核子耦合。结合这些结果，我们完全排除了DFSZ轴子的质量范围$0.91\,{\rm eV}<m_A<80$ ~keV和KSVZ轴子的质量范围$5.73\,{\rm eV}<m_A<40$ ~keV。
2013-09-12 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
Solar neutrino flux at keV energies
我们计算了keV能量范围内的太阳中微子和反中微子通量。主要的热源过程是光生（$γe\to e ν\barν$），韧致辐射（$e+Ze\to Ze+e+ν\barν$），等离子体衰变（$γ\toν\barν$），和$ν\barν$发射在自由束缚和束缚束缚过渡的部分电离元素比氢和氦。后者的过程中占主导地位的能量范围内的几个千电子伏，从而携带有关太阳金属丰度的信息。为了计算它们的速率，我们使用单色光子辐射不透明度库，类似于之前对太阳轴子发射的计算。我们的整体通量谱和许多细节与以前的作品有很大不同。虽然这种低能量通量无法用现代技术测量，但它可能成为未来直接搜索keV质量无菌中微子暗物质的重要背景。
2017-12-13 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
Expected Sensitivity to Galactic/Solar Axions and Bosonic Super-WIMPs based on the Axio-electric Effect in Liquid Xenon Dark Matter Detectors
我们提出了系统的案例研究，以调查的灵敏度轴子搜索液体氙探测器，使用轴电效应（类似的光电效应）对氙原子。液态氙被广泛认为是利用核反冲探测WIMP（可能形成银河系暗物质的弱相互作用大质量粒子）的最佳目标介质之一。由于这些探测器还为电子反冲提供了极低的放射性环境，因此也可以探测到相互作用非常弱的低质量粒子（< 100 keV/c^2），例如假设的轴子--在这种情况下使用轴电效应。未来的吨级液体中微子探测器的灵敏度将仅受质量范围在1至100 keV/c^2之间的不可约中微子背景（pp链太阳中微子和136中微子的双β衰变）的限制。假设辐射量为1吨-年，如果轴-电耦合g_A e在1 keV/c^2时大于10^-14（或在100 keV/c^2时大于10 ^-13），那么星系轴子（作为非相对论性的暗物质）就可以被探测到。在几keV/c^2以下，并且与质量无关，太阳轴子的搜索对耦合g_Ae ~ 10^-12很敏感。这个极限将为DFSV和KSVZ模型设定一个严格的轴子质量上限，其质量范围分别为m_A < 0.1 eV/c^2和< 10 eV/c^2。当耦合常数α '/α> 10^-33（质量为1 keV/c^2）或> 10^-27（质量为100 keV/c^2）时，也可以探测到矢量玻色子暗物质。
2013-01-23 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Axionic Dark Radiation and the Milky Way's Magnetic Field
最近有人提出，在弦论模场衰变过程中产生的以轴子形式存在的暗辐射可能是星系团中软x射线过剩的原因。这些软X射线光子是由于这些轴子在星系团的磁场中转化为光子而产生的。在这项工作中，我们计算的转换轴暗辐射到X射线光子在我们自己的银河系的磁场。我们认为Δ N ~ 0.5的暗辐射的能量为0.1-1 keV的数量级的轴子。我们表明，如果乐观一点，可以完全解释位于3/4 keV ROSAT全天图中检测到的银河平面中心上方和下方的大区域的X射线发射，这是由于暗辐射转化为光子，逆轴子-光子耦合为M ~ 3e-13 GeV，轴子质量为m <1 e-12 eV。不同的参数值可以解释这些功能和3/4 keV的X射线背景。更保守地说，这些X射线观测是约束这种轴子暗辐射模型的好方法。
2013-10-16 astro-ph.CO 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
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
Solar neutrinos at keV energies: thermal flux
地球上的中微子通量在keV能量范围内主要由太阳通过热过程产生的中微子控制，热过程包括光产生、韧致辐射、等离子体衰变以及比氢和氦重的部分电离元素在自由束缚和束缚-束缚跃迁中的发射。中微子流中的这种成分在对地球上所有来源光谱的流行分析中明显缺席，而如果被检测到，它可能是太阳物理学的信息来源。此外，它将是直接搜索千电子伏质量的无菌中微子暗物质的相关背景。
2017-09-13 astro-ph.SR 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
(H)ALPing the 511 keV line: A thermal DM interpretation of the 511 keV emission
Università di Pisa（比萨大学）；INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（UAM-CSIC理论物理研究所）；Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics（伽利略·伽利莱理论物理研究所）
本文提出基于MeV尺度Dirac暗物质湮灭产生轴子样粒子，解释银河系中心观测到的511 keV伽马射线线，通过p波和s波湮灭机制，满足观测形态与宇宙学限制。
2026-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing keV mass QCD axions with the SACLA X-ray free electron laser
University of Oxford（牛津大学）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）；RIKEN SPring-8 Center（理化学研究所SPring-8中心）；The University of Tokyo（东京大学）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光装置）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究机构）；Tohoku University（东北大学）；University of Strathclyde（思克莱德大学）
本文利用SACLAX射线自由电子激光探测keV质量的QCD轴子，通过Laue晶体的Bormann效应扩展了轴子-光子耦合常数的限制，并在特定质量范围内提供了最严格的实验室约束。
2026-03-16 astro-ph.IM hep-ex 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
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 3.55 keV Photon Line and its Morphology from a 3.55 keV ALP Line
星系团可以有效地将类轴子粒子（ALP）转化为光子。我们提出，最近声称检测到的3.55- 3.57 keV线在大量的星系团和仙女座星系的堆叠光谱可能源于标量或费米子$7.1$ keV的暗物质衰变成一个类轴子粒子（ALP）的质量$m_{a} \lesssim 6\cdot 10^{-11}~{\rm eV}$，随后转换成一个光子在集群磁场。与光子线直接来自暗物质衰变或湮灭的模型相反，这可以解释英仙座星系团中的异常线强度。由于轴子-光子转换的尺度为$B^2$，冷核星系团具有较高的中心磁场，该模型也可以解释在英仙座、蛇夫座和半人马座星系团的冷核中观察到的线发射峰值，而不是更大的暗物质晕。我们描述了这种情况下，为未来的观测独特的预测。
2014-03-10 astro-ph.CO 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
Generation and search of axion-like light particle using intense crystalline field
晶体中的强电场$\sim 10^{10}-10^{11}$ V/cm早已为人们所知，并有着广泛的应用。研究了晶体中类轴子光粒子与光子在强电场中的转换。我们发现类轴子粒子和光子的转换发生在能量大于keV的范围内。我们提出利用强晶场来寻找类轴子光粒子。讨论了利用晶体场进行的太阳轴子搜索实验和各种穿墙实验。由于强烈的结晶场对应于磁场$\sim 10^4-10^5$特斯拉，这些实验是非常有趣的。特别是这些实验可以探测类轴子粒子从eV到keV的质量范围。
2011-07-19 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
Solar axions in large extra dimensions
轴子可以作为额外维度的探测器。在大的额外维中，除了QCD轴子之外，人们还得到了一个无限大的卡鲁扎-克莱因（KK）态。我们描述了通过轴子-光子耦合$g_{aγγ}$在太阳中产生KK轴子的过程，并推导出被捕获到太阳引力场中然后在宇宙时间内积累的KK轴子的数密度。态的大量多样性，以及它们在keV范围内的质量，深刻地改变了轴子的现象学。这种情况下，我们提出存在的KK轴子作为解释的非热分布的太阳X射线。在这项工作中，我们特别关注的天体物理学和宇宙学的界限，适用于该模型。特别是，我们展示了如何KK轴子可能逃脱EBL限制，限制标准的ALP在相同的质量范围。目前的搜索KK轴子利用衰变通道，$a\rightarrowγγ$，我们修改的事件率，我们的价值在于数量级低于通常引用的文献中的速率。这一重大结论源于最近对安静太阳亮度的测量，太阳的亮度充当了不可约的极限。修订后的模型仍然是一个可行的和有吸引力的解释多天体物理观测，我们提出了几种方法来寻找太阳KK轴子在不久的将来。
2021-09-26 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
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
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
Probing the axion-nucleon coupling with the next generation of axion helioscopes
一个有限的轴子-核子耦合，几乎不可避免的QCD轴子，导致生产的轴子通过热激发和随后的退激发的Fe-57同位素在太阳中。我们采用最新的发射率修正了这个通量的太阳边界，并研究了拟议的国际轴子天文台IAXO和它的中间级BabyIAXO探测这些轴子的灵敏度。我们比较了不同的现实实验选项，并讨论了信号的模型依赖性。BabyIXO的灵敏度已经远远超过了以前通过核子耦合搜索太阳轴子的灵敏度，IXO可以将其提高一个数量级以上。
2022-02-09 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Probing the Axion-Nucleon Coupling with Supergiant Stars
TU Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
通过NuSTAR观测Betelgeuse，研究超巨星中轴子-核子耦合的限制，并探讨检测14.4 keV线的潜在意义。
2026-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
