Cosmological forecasts on thermal axions, relic neutrinos and light elements
未来宇宙微波背景和重子声学振荡测量的目标之一是提高中微子区的测量精度，提高对早期宇宙超暗辐射的灵敏度。在本文中，我们研究如何将这些改进转化为约束力的基本粒子的标准模型，涉及到量子色动力学（QCD）相变前热化的轴子散射与胶子动机良好的扩展。假设一个基准的$Λ$ CDM宇宙学模型，我们模拟了未来的数据阶段IV CMB和暗能量光谱仪（DESI）的调查和分析的混合方案的轴子和中微子热暗物质。我们还进一步说明了这些QCD轴子对大爆炸核合成预测的轻元素丰度的影响。最具约束力的预测限制的热遗迹质量是$m_{\rm a} \lesssim 0.92$ eV和$\sum m_ν\lesssim 0.12$ eV在95%的置信水平，表明未来的宇宙观测可以大大提高目前的边界，支持多信使分析的轴子，中微子和原始轻元素的属性。
2022-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Ultra-light Axions: Degeneracies with Massive Neutrinos and Forecasts for Future Cosmological Observations
弦论的一个普遍预言是存在许多轴子场。最近有人认为，许多这些领域应该是轻的，像众所周知的QCD轴子，导致可观察到的宇宙学后果。本文详细研究了所谓的弦轴宇宙对大尺度结构的影响，重点是密度扰动的形态和演化、宇宙微波背景的各向异性以及遥远星系的弱引力透镜。我们量化的具体影响，将出现从存在的轴子字段和突出可能的简并，可能会出现在大规模中微子的存在。我们特别注意理解不同的物理效果和尺度。然后，我们预测弦轴向宇宙可能会受到约束，并表明，与不同的观察相结合，它应该有可能检测到一小部分的超轻轴子的暗物质的百分之几。
2013-02-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A dark matter telescope probing the 6 to 60 GHz band
在这篇文章中，我们提出了暗光子$\&$类轴粒子干涉仪（DALI），一种新的实验设计用于检测光子混合冷暗物质在微波波段6和60 GHz之间。DALI是一种用于同时搜索轴子，ALP和暗光子的Haloscope，具有许多独特的新颖性。首先，它是一个暗物质望远镜，具有指向、跟踪和光栅扫描天空中物体和区域的能力。这可能允许人们探测相对论性暗物质粒子、子结构和流动，而不影响同时扫描实验室中存在的暗物质遗迹粒子。其次，它是使用商业技术设计的。这将允许以合理的成本进行可行的制造，从而减少对研发的需求并便于维护。最后，它受益于在宽频带上的高灵敏度，只需最小的重新配置。
2021-04-28 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Axion search with telescope for radio astronomy (ASTRA): forecast for observations between 0.5 and 4~GHz
King’s College London（伦敦国王学院）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Instituto de Física de Cantabria (IFCA, UC-CSIC)（坎塔布里亚物理研究所）；The University of Sydney（悉尼大学）；The University of New South Wales（新南威尔士大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Gruppo Collegato di Salerno - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所-萨莱诺协作组-那不勒斯分部）
利用5米射电望远镜在0.5-4 GHz频段搜索轴子类粒子，通过改进中子星观测，扩展轴子-光子耦合强度的探测范围，提升探测灵敏度。
2026-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
From Axion Detection to Dark Matter Astronomy
Seoul National University（首尔大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
该研究提出用haloscope网络结合干涉相位等技术，测量轴子子结构参数以检验轴子产生场景，扩展探测范围至微团等天体，推动轴子探测向暗物质天文学发展。
2026-10-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Forecast constraints on the axion-photon coupling from interstellar medium heating
该研究通过分析轴子暗物质与光子耦合引发的星际介质受迫共振加热效应，结合介质加热率不超过观测冷却率的条件，给出了不同背景磁场下轴子-光子耦合的预测约束，且磁场越强约束范围越宽、限制越严格。
2025-05-18 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Re-examining the sensitivity of JWST to decaying axion dark matter
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Tufts University（塔夫茨大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；CERN（欧洲核子研究中心）；INFN Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Weizmann Institute of Science（魏兹曼科学研究所）
本研究通过定制数据缩减和非参数推断，重新评估JWST对衰变轴子暗物质的灵敏度，排除了特定质量范围的QCD轴子，并指出先前最强灵敏度不可达，现有灵敏度受系统性限制。
2026-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Symmetries and Selection Rules: Optimising Axion Haloscopes for Gravitational Wave Searches
针对轴子和引力波在电磁场中诱导振荡磁场的现象，推导出决定探测器参数敏感性的选择规则，并应用于 ABRACAD 和 LIGO 实验以优化搜索并最大化灵敏度，揭示了利用对称性增强搜索的方法及实验盲点。
2024-04-29 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Neutrino and Axion Astronomy with Dark Matter Experiments
敏感的暗物质（DM）实验可以很好地利用超出其指定的目标，允许探索广泛的物理主题。正如我们所讨论的，未来的大型直接DM探测实验构成了令人印象深刻的望远镜，作为传统中微子探测器的补充。这为中微子天文学打开了一扇新的窗户，包括诸如超大质量黑洞的起源和超新星预测等问题。此外，DM实验可以作为多信使天文学的有效工具。这是很好地说明了从瞬态天体物理源（如轴子星爆炸）的相对论性轴子的探索，提供新的签名，以及可能的见解的轴子潜力。
2021-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Novel multi-lepton signatures of dark sectors in light meson decays
指出K介子衰变为多重带电轻子是探测光暗粒子$X$的新途径。以前被忽略的通道，如$K^+\to π^+ \left(XX \to 2(e^+e^-)\right)$、$K_L\to π^0 \left( XX \to 2(e^+e^-)\right)$和$K_S\to \left(XX \to 2(e^+e^-)\right)$，可能有非常大的速率，不仅超过标准模型的预期，也可能超过背景，如中性π介子的达利兹衰变。我们将这个想法应用到暗扇区模型中，其中暗希格斯玻色子或重中性轻子的产生导致具有几个可见暗光子的最终状态。我们还研究了最近提出的一个MeV尺度的QCD轴子模型，其中由于轴子与轻介子的非线性相互作用，K介子衰变到多个轴子态的速率很大。此外，我们还指出了在π衰变中这个轴子的新的探测，如在$π^+ \to ν\left((e^+)^* \to e^+ a\to e^+e^+e^-\right)$中$a$的单产生，在π俘获$π^-+(p \text{ or D})\to aa + (n\text{ or }nn) \to 2(e^+e^-) + (n\text{ or }nn)$中的双产生，以及$π^0 \to aaa\to 3(e^+e^-)$。对于$17$ MeV的轴子，后者的衰变被固定在$\mathcal{B}(π^0\to a a a) = 1.0 \times 10^{-3…
2021-12-03 hep-ex hep-ph
The Canfranc Axion Detection Experiment (CADEx): Search for axions at 90 GHz with Kinetic Inductance Detectors
我们提出了一个新的实验，Canfranc轴子探测实验（CADEx），探测暗物质轴子的质量范围为330-460 $μ$ eV，在W波段（80-110 GHz），一个未探索的参数空间中的动机良好的暗物质窗口的量子色动学（QCD）轴子。实验设计包括一个微波谐振腔haloscope在一个高静态磁场耦合到一个高灵敏度的检测系统的基础上动态电感检测器通过优化的准光学（喇叭和镜子）。该实验正在筹备中，将安装在Canfranc地下实验室的稀释冰箱中。用CADEx探测轴子的灵敏度预测，连同潜在的实验寻找暗光子，提出。
2022-06-07 astro-ph.CO hep-ex 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
Physics beyond the Standard Model with the DSA-2000
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
DSA-2000将通过无线电观测探索轴子、暗光子、暗物质次亚结构和中微子质量等超越标准模型的物理现象。
2026-01-05 astro-ph.CO hep-ph
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
Simulations of Axion Minihalos
作为强CP问题的解决方案，轴子也是一个可行的暗物质候选者。我们使用N-体模拟来研究白噪声密度波动子结构的形成。我们的弛豫轴子微晕的密度分布可以用Navarro-Frenk-White分布来描述，微晕的浓度数与一个简单的物理模型吻合得很好。我们发展了一个半解析公式来拟合我们模拟的质量函数，它在不同的红移范围内基本一致，与经典的晕质量函数只有两个水平的差异。这个解析质量函数使我们能够考虑后膨胀轴子场景中的不确定性，以及将我们的高红移模拟结果外推到现在。我们的工作估计了轴子子结构的丰度，这对于预测它们对宇宙微透镜焦散和脉冲星计时的影响是必要的。我们的计算表明，如果脉冲星定时和微透镜探测器可以达到最近的灵敏度预测，他们可能是敏感的后膨胀轴子暗物质的情况下，即使占不确定性有关的轴子弦。对于脉冲星计时，最重要的警告是轴子微晕是否被恒星破坏，我们的估计表明，在最相关的质量下，这一点有点重要。最后，由于我们的引力模拟是尺度不变的，因此结果可以扩展到暗物质由其他轴子状粒子甚至原始黑洞集群组成的模型。
2021-07-09 astro-ph.CO hep-ph
Probing Ultra-light Axion Dark Matter from 21cm Tomography using Convolutional Neural Networks
我们目前的预测超轻类轴子粒子（UNOPS）的可探测性从未来的21厘米射电观测周围的时代的再电离（EoR）。我们表明，轴子作为占主导地位的暗物质组分有显着的影响，由于在早期宇宙的小尺度密度扰动的抑制再电离的历史。这种行为强烈地依赖于轴子粒子的质量。通过对大红移范围内中性氢亮温场的数值模拟，我们构造了一组训练数据。该数据用于训练卷积神经网络，该网络可以直接在亮度温度场的空间结构和输入轴子质量之间建立联系。我们构建了未来平方公里阵列调查SKA 1-Low的模拟观测，发现即使存在现实的噪声和分辨率限制，网络仍然能够预测输入的轴子质量。我们发现，轴子质量可以在很宽的质量范围内恢复，精度约为20%，并且作为整个DM贡献，如果轴子质量为$M_X<1.86 \times10^{-20}$ eV，使用SKA 1-Low可以在68%处检测到轴子，尽管如果我们放松我们对天体物理建模的假设，将这些天体物理参数视为讨厌的参数，这可以降低到$M_X<5.25 \times10^{-21}$ eV。
2022-01-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Sensitivity of JWST to eV-Scale Decaying Axion Dark Matter
本研究预测JWST利用空白天区观测，可在任务末期约束银河系内eV尺度衰变轴子暗物质的参数范围，尤其能将天体恐惧型QCD轴子质量限制在0.2 eV以下。
2023-11-08 astro-ph.GA hep-ph
The Interplay between the Dark Matter Axion and Primordial Black Holes
如果原初黑洞（PBH）在轴子场振荡开始时已经主导了早期宇宙的能量密度，我们证明了QCD轴子的残余丰度和预期质量范围将被极大地修改。由于QCD轴子是暗物质（DM）的潜在候选者，我们称之为DM轴子。我们主要研究质量范围为$(10^6 - 5\times 10^8)\,$ g的PBH。我们研究了DM轴子的残余丰度与PBH参数空间之间的关系。我们数值求解一组玻尔兹曼方程，它支配着宇宙演化过程中的辐射和PBH主导的时代，提供了大量的早期宇宙的能量含量。我们进一步求解了DM轴子场的运动方程，得到了它目前的丰度。除了非相对论产生机制，轻QCD轴子是通过霍金机制从蒸发的PBH产生的，可以构成暗辐射（DR）的一部分。如果QCD轴子被发现，它将使我们深入了解早期宇宙，并探索PBH主导时代的物理学。我们估计的边界上的模型从DR轴子通过PBH蒸发和热去耦产生的，我们占等曲率边界的通货膨胀期间的Peccei-Quinn对称性被打破。我们评估所得结果对现有的CMB数据，我们评论的预测从引力波搜索。我们简要地陈述PBH吸积的后果和不确定性，这可能进一步增加宇宙学和天体粒子物理建模。
2023-01-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Intensity Mapping as a Probe of Axion Dark Matter
谱线的强度映射（IM）有可能通过将观测到的模式的总数与宇宙微波背景（CMB）各向异性相比增加几个数量级来彻底改变宇宙学。在本文中，我们考虑IM的中性氢（HI）在红移范围$0 \lesssim z \lesssim 3$采用晕模型的方法，其中HI被假定为遵循分布的暗物质（DM）晕。如果DM的一部分是由超轻的轴子组成，那么与轴子Jeans质量以下的冷暗物质相比，晕的丰度会发生变化。与固定的总HI密度，$Ω_{\rm HI}$，假设完全驻留在晕，这种效应引入了一个规模独立的增加，在HI功率谱的尺度以上的轴子牛仔裤规模，我们的模型预测与N体模拟一致。较轻的轴子引入了一个尺度依赖的功能，即使在线性尺度，由于其抑制的物质功率谱附近的金斯尺度。我们使用Fisher矩阵形式主义来预测未来HI调查的能力，以约束DM的轴子分数和边缘化天体物理和模型的不确定性。我们发现，一个HIRAX样的调查是一个非常可靠的IM调查配置，由于非线性尺度的不确定性的影响最小，而SKA1MID配置是最具约束力的，因为它是敏感的非线性尺度。包括非线性尺度和结合SKA1MID样IM调查与西蒙斯天文台CMB，基准“模糊DM”模型与$m_a = 10^{-22}\text{ eV}$可以限制在10%的水平。对于较轻的ULA，这个限制提高到1%以下，并允许在广泛的质量范围内测试轴子模型和大统一尺度之间的联系。
2020-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Polarized anisotropic spectral distortions of the CMB: Galactic and extragalactic constraints on photon-axion conversion
我们重新审视了宇宙学的限制共振和非共振转换的光子在宇宙磁场的轴子。我们发现，对光子-轴子耦合和原始磁场的约束比以前声称的质量为$m_{\rm a} \lesssim 5\times 10^{-13}\,\text{eV}$的低质量轴子粒子弱得多。特别是，我们发现，轴子质量范围$10^{-14}\,\text{eV} \le m_{\rm a} \le 5\times 10^{-13}\,\text{eV}$不排除由CMB数据与以前的索赔。我们还研究了银河系磁场中的光子-轴子转换。在大尺度相干银河磁场中的共振转换导致质量范围为$10^{-13}\,\text{eV} \lesssim m_{\rm a} \lesssim 10^{-11}\,\text{eV}$的宇宙微波背景的$100\%$极化各向异性谱畸变。的极化图案的痕迹横向到视线的银河磁场的组成部分，而在银河磁场和电子分布的各向异性印记的光谱失真的特征各向异性图案。我们的结果适用于标量以及赝标量粒子。为了转换为标量粒子，偏振被$90^{\circ}$旋转，使我们能够将它们与伪标量区分开来。对于$m_{\rm a} \lesssim 10^{-14} \,\text{eV}$，我们有非共振转换的小尺度湍流磁场的银河系导致各向异性，但非偏振的光谱失真的CMB。这些独特的签名是对各向同性和非偏振信号的潜在判别，例如主CMB，以及具有…
2018-04-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Bayesian Forecasts for Dark Matter Substructure Searches with Mock Pulsar Timing Data
暗物质的子结构，如原始黑洞（PBH）和轴子微团簇，由于引力效应，可以在脉冲星定时阵列（PTA）测量中引起相移。为了获得一个更现实的预测，这样的模型的暗物质与PTA的可探测性，我们提出了一个贝叶斯推断框架来搜索PBH产生的相移和模拟PTA数据进行分析。对于大多数PBH质量的暗物质丰度的限制同意与以前的（频率论）分析（没有模拟数据）$\mathcal{O}(1)$因素。这进一步激发了利用平方公里阵列对质量范围从$10^{-8}\,M_{\odot}$到远高于$10^2\,M_{\odot}$的PBH（和密集的小尺度结构）的专门搜索。此外，利用更乐观的定时参数集，预测未来的PTA将PBH约束到$10^{-11}\,M_{\odot}$。最后，我们讨论了背景的影响，如超大质量黑洞合并，探测前景，建议未来的计划，以分离暗物质信号从其他天体物理来源。
2021-10-01 astro-ph.CO hep-ph
The future search for low-frequency axions and new physics with the FLASH resonant cavity experiment at Frascati National Laboratories
FLASH实验方案利用INFN弗拉斯卡蒂实验室的FINUDA磁体与超低温微带SQUID，构建强磁场谐振腔晕镜，填补0.49-1.49μeV质量范围QCD暗物质轴子搜寻空白，同时可探测多种新物理粒子与100-300MHz高频引力波。
2023-09-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Tracing Ultra Light Axions in Post-reionization, Lyman-$α$ and CMB Missions
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
研究超轻轴子（ULA）作为暗物质候选者，通过预测21-cm强度映射与Lyman-α森林的互相关，以及下一代CMB任务，评估其对物质功率谱的尺度依赖抑制，发现联合分析可将ULA丰度误差降至10^{-4}量级。
2026-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Searching for Axion-like particle Dark Matter with Time-domain Polarization: Constraints from a protoplanetary disk
The University of Tokyo（东京大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Ochanomizu University（御茶水女子大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI)（Kavli宇宙物理数学研究所（WPI））；Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）
通过原行星盘偏振数据约束ALP-光子耦合，首次推导出上限并预报高灵敏度检测潜力
2026-09-25 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Searching for GeV Gamma-Ray Polarization and Axion-Like Particles with AMS-02
本研究评估AMS-02及AMS-100对GeV伽马射线偏振的探测能力，发现AMS-100观测NGC1275可探测轴子类似粒子新参数空间，而银河系源偏振测量受现有实验限制。
2025-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Limits from the grave: resurrecting Hitomi for decaying dark matter and forecasting leading sensitivity for XRISM
本文利用Hitomi档案空白天空数据显著提升了对银河系内衰变暗物质的搜寻灵敏度，并预测XRISM全任务将在1–20 keV质量范围取得领先灵敏度。
2023-05-26 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
MeV dark matter decay forecasts for the COSI mission
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）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Southeastern Universities Research Association (SURA)（东南大学研究协会）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Laboratoire d’Annecy de Physique Théorique (LAPTh), CNRS, USMB（阿讷西理论物理实验室，法国国家科学研究中心，萨瓦大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Harvard University（哈佛大学）；Clemson University（克莱姆森大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU, WPI), The University of Tokyo（东京大学宇宙物理数学研究所）
本研究针对即将发射的COSI望远镜，通过模拟预测其2年内对0.4-10 MeV暗物质衰变的探测灵敏度，可将暗物质寿命的灵敏度提升一个数量级以上，填补了MeV能隙的探测空白。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Upcoming searches for decaying dark matter with ULTRASAT ultraviolet maps
本文提出利用GALEX和ULTRASAT紫外巡天与DESI光谱巡天的交叉关联，重建紫外EBL红移演化，从而将衰变暗物质衰变率探测能力提升至10^{-26} s量级，并将ALP-光子耦合约束提高一个数量级以上。
2025-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Probing The Longest Dark Matter Lifetimes with the Line Emission Mapper
本文预测了线发射探测器（LEM）对暗物质衰变的灵敏度，发现其在keV范围内可探测超过$\sim 10^{32}$ s的暗物质寿命，比现有极限高出数个数量级，成为首个能在任意质量和衰变通道下探测此寿命的仪器。
2023-06-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Primordial Gravitational Waves as Probe of Dark Matter in Interferometer Missions: Fisher Forecast and MCMC
本文提出利用干涉仪引力波任务探测重力门户产生的暗物质，通过Fisher矩阵预测和MCMC分析确定了暗物质质量、非最小耦合等参数空间的约束，发现未来探测器可测试高能标下的非热暗物质与重子生成场景。
2025-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sub-keV dark matter can strongly ionize molecular clouds
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）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics（奥斯卡·克莱因宇宙粒子物理中心）
通过分子云电离研究暗物质模型，对亚keV暗物质提供严格约束，尤其针对轴子、标量和中微子等模型，探讨改进方法以增强探测能力。
2026-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Future 21cm constraints on dark matter energy injection: Application to ALPs
本文利用HERA的21cm功率谱Fisher预测约束衰变暗物质能量注入，并给出ALP-光子耦合在10 keV至1 MeV质量区间的未来界限。
2024-04-17 astro-ph.CO hep-ph
Boosting the cosmic 21-cm signal with exotic Lyman-$α$ from dark matter
本研究提出暗物质衰变产生的莱曼-α光子通过早期Wouthuysen-Field耦合增强宇宙21厘米信号的新机制，降低对恒星形成不确定性的依赖，并预测HERA和SKA可探测轻衰变暗物质的未约束参数空间。
2025-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Strategies to Detect Dark-Matter Decays with Line-Intensity Mapping
暗物质的性质是宇宙学中一个长期存在的谜团，可以通过实验室或对撞机实验以及天体物理学和宇宙学观测来研究。在这项工作中，我们提出了现实和有效的策略来检测辐射产品的暗物质衰变线强度映射（LIM）实验。这种辐射将表现为LIM巡天所针对的原子和分子谱线的线闯入者。来自暗物质辐射衰变的贡献的最显著的特征是由于投影效应导致的LIM功率谱上的额外各向异性，以及体素强度分布的变窄和向更高强度的偏移。我们预测的最小速率的衰变成两个光子，LIM调查将敏感的暗物质质量范围内$\sim 10^{-6}-10$ eV的函数，并讨论如何重新解释这样的结果为暗物质，衰变成一个光子和另一个粒子。我们发现，功率谱和体素强度分布预计是非常敏感的暗物质的贡献，与体素强度分布被认为是最有前途的实验。解释我们的结果的轴子，我们表明，LIM调查将是非常有竞争力的检测其衰变产物，提高几个数量级（取决于质量）的实验室和天体物理搜索的灵敏度，特别是在质量范围$\sim 1-10$ eV。
2021-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Probing the Fundamental Nature of Particle Dark Matter
University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；Rhodes University（罗德岛大学）；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）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文综述了利用SKA射电望远镜搜索WIMP和ALP粒子暗物质的方法，包括射电连续谱观测和偏振测量，并给出了未来SKA望远镜的探测前景。
2026-06-25 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the fuzzy dark matter mass window from high-redshift observables
本研究整合 UVLF、类星体、Planck 与 HERA 等高红移观测，并借助耦合 AxiCLASS/21cmFAST 的机器学习贝叶斯流程，显著收紧了 $10^{-26}$–$10^{-23}\\,\mathrm{eV}$ 轴子 FDM 的丰度约束。
2025-01-08 astro-ph.CO hep-ph
INTEGRAL, eROSITA and Voyager Constraints on Light Bosonic Dark Matter: ALPs, Dark Photons, Scalars, $B-L$ and $L_{i}-L_{j}$ Vectors
本文利用INTEGRAL 511 keV谱线、eROSITA X射线连续谱和Voyager正负电子能谱数据，系统限制ALPs、暗光子、标量粒子及$B-L$和$L_{i}-L_{j}$矢量玻色子等轻玻色子暗物质的衰变寿命与耦合，并给出HERA 21 cm搜寻的未来预期。
2025-07-17 astro-ph.HE hep-ph
