Resonant Conversion of Dark Matter Oscillons in Pulsar Magnetospheres
由于它们的高磁场和等离子体密度,磁共振雷达为超越标准模型(BSM)物理的测试提供了极好的实验室。当轴子或类轴子粒子(axion-like particles,ALP)足够接近光子时,它们可以共振转换为光子,产生戏剧性的电磁信号。我们讨论了从束缚配置的轴子,脉冲星磁层碰撞检测这样的信号的可能性。我们发现,所有的,但dendrified轴子星,$\textit{oscillons}$,潮汐破坏之前,共振转换可以发生。振荡可以有效地转换为光子,导致明亮,短暂的无线电闪光。使用现有的(甚大阵和LOFAR)和即将到来的(平方公里阵)无线电任务观测银河系隆起有可能探测到$m_a \in \left[0.1 \ μ\text{eV}, 200 \ μ\text{eV}\right]$范围内的轴子质量的此类事件,即使轴子在暗物质中所占的比例可以忽略不计。
2020-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis Confronts Domain Walls and First-Order Phase Transitions as the Pulsar Timing Array Explanations
Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), CNRS, Sorbonne Université(巴黎天文物理研究所)
本文探讨脉冲星计时阵列探测到的引力波背景源于畴壁或一阶相变,其重子等曲率涨落可缓解氘矛盾,但过量则被排除。
2026-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Observations of a Dark Matter-Baryon Fifth Force
本文研究重子与暗物质间长程汤川第五力对中子星的影响,利用最冷中子星和脉冲星计时阵列数据导出第五力强度限制,并结合子弹星系团与弱等效原理检验获得更强的间接限制。
2023-08-12 astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Waves from Domain Walls in Pulsar Timing Array Datasets
我们提出了一个独立于模型的搜索宇宙畴壁(DW)的引力波背景在NANOGrav 12.5年的数据集和国际PTA数据发布2。DWs,在温度$\sim 20-50~\text{MeV}$与张力$\sim (40-100~\text{TeV})^3$湮灭提供了良好的适合这两个数据集的天体物理背景,从超大质量黑洞合并。DW可以衰减为标准模型(SM)或暗扇区。在后一种情况下,我们预测丰富的$ΔN_{\text{eff}}$暗辐射以及即将到来的CMB调查范围内。如果存在与SM的耦合,则在对撞机和实验室中会出现互补的签名。作为一个例子,我们讨论了重轴子的情况下,DW湮灭可能会引起有趣的QCD约束。
2023-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Seeking the nearest neutron stars using a new local electron density map
Queen’s University(女王大学);The Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute(阿瑟·B·麦克唐加拿大高能粒子物理研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Indian Institute of Science(印度科学学院);Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University(北京大学卡尔维天体物理研究所);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台)
本文通过新的局部电子密度图重新评估中子星距离,发现部分脉冲星可能更近,为利用现有和未来望远镜测试基本物理现象提供新机会。
2025-05-28 astro-ph.HE hep-ph
New limits on the local Lorentz invariance violation of gravity in the Standard-Model Extension with pulsars
本研究利用更新的脉冲星观测数据和新参数估计方法,基于12个系统的25项测试得到8个洛伦兹破缺系数线性组合的新限制,精度较此前提升2-3倍,并指出更多孤立毫秒脉冲星自旋进动观测可将空间LV系数精度提升3-4个数量级。
2024-03-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A novel strategy for searching for $C\!P$ violations in the baryon sector
尽管在可观测的宇宙中存在很大的重子-反重子不对称性,但与此密切相关的现象--电荷和宇称组合对称性($C\!P$ V)的破坏--在实验室的重子部分还没有观察到。本文提出了一种寻找重强子多体衰变中$C\!P$ V的新策略,引入了一组新的测量重强子多体衰变中$C\!P$ V的观测量--分波$C\!P$不对称性(PW $C\!P$ As).这种策略是模型无关的,适用于任意自旋组态的重强子的多体衰变的初始和最终状态,并与任何数量的粒子在最终状态。它特别适用于$C\!P$ V研究重子的多体衰变。作为这一策略的应用,我们建议在底重子的某些衰变道中测量PW $C\!P$ As,如$Λ_b^0\to p π^-π^+π^-$,$Λ_b\to p K^- π^+π^-$,$Λ^0_b\to pπ^-K^+K^-$,$Λ_b^0\toΛK^+π^-$,和$Λ_b^0\to p π^- K_s$ .
2021-07-20 hep-ex hep-ph
Three-generation baryon and lepton number violation at the LHC
粒子物理学中最令人困惑的问题之一是关于重子(B)和轻子(L)的量子数的地位。在理论方面,大多数新的物理场景自然会导致它们的不守恒,并且实际上需要一些违反来解释宇宙的重子不对称性。在实验方面,低能约束,如质子衰变的约束是如此严格,以至于人们普遍认为在实验室中不会看到B和L违反。我们观察到,这种明显的矛盾,然而,消失时,涉及所有三代的味道对称性考虑在内。然后,我们确定模型独立的类B和/或L违反六费米子为基础的过程,确实同时满足低能量的限制,并在大型强子对撞机产生清晰可识别的信号。最后,通过简化的模型,我们研究了两个类别,其特征为(ΔB;ΔL)=(\pm 1; \pm 3)和(\pm 2; 0),这导致了特别引人注目的特征(分别为t μ^+ e^+和\bar t \bar t +喷射)。
2013-03-11 hep-ex hep-ph
Revisiting QCD-induced little inflation with chiral density wave state and its implications on pulsar timing array gravitational-wave signals
Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究所宇宙理论物理中心);Department of Physics, Sejong University(世宗大学物理系);Department of Physics and Institute for Sciences of the Universe, Chungnam National University(忠南国立大学物理系与宇宙科学研究所);School of Physics, Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院物理学院)
本文重新审视QCD诱导的微小膨胀,探讨在大重子化学势下手性密度波态的相结构及其对脉冲星定时数组引力波信号的影响,指出传统相变难以实现所需的超冷却程度,提出通过非均匀QCD相可能改变重子密度与化学势的关系。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Constraining Bosonic Dark Matter-Baryon Interactions from Neutron Star Collapse
本研究利用脉冲星 J0437-4715 与 J2124-3358 的观测数据,通过暗物质捕获引发中子星内黑洞形成并最终坍缩的机制,对宽质量范围内的暗物质-核子散射截面给出严格约束。
2024-04-10 hep-ph
Constraining nonperturbative strong-field effects in scalar-tensor gravity by combining pulsar timing and laser-interferometer gravitational-wave detectors
脉冲星计时和引力波(GW)探测器是研究强场区域引力理论的极好实验室。在这里,我们结合这些工具来测试单标量张量理论的Damour和Esposito-Far{è}se(DEF),预测非微扰标量化现象的中子星(NS)。首先,应用马尔可夫链蒙特卡罗方法,我们利用由NS和白矮星组成的五个双星系统的脉冲星定时观测中偶极辐射的缺失,以及NS的十一个状态方程(EOSs),导出DEF标量张量理论的两个自由参数的最严格约束。由于双星脉冲星的边界取决于NS质量和EOS,我们发现目前的脉冲星定时观测留下了标量化窗口,即,标量化仍然可以突出的参数空间区域。然后,我们调查,如果这些标量化窗口可以被关闭,如果脉冲星定时约束可以改善激光干涉仪GW探测器,当自发(或动态)标量集在早期(或晚期)阶段的二进制NS(BNS)的演变。对于携带恒定标量电荷的BNS的早期螺旋,我们采用Fisher矩阵分析来表明,Advanced LIGO可以改善某些EOS的脉冲星定时约束,而下一代探测器,如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜,将能够改善所有11个EOS的这些界限。使用BNS的后期螺旋,我们估计,对于一些正在考虑的EOS的动态标量化的发病可以发生足够早,以改善DEF参数的约束,通过结合五个二进制的BNS。因此,在不久的将来,脉冲星定时和地面上的GW的直接观测的互补性将是非常有价值的,在强场制度的引力理论探索。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Close Pulsar Pairs See Dark Matter Substructure through the Gravitational-Wave Background
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);Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(卡尔斯鲁厄理工学院)
本文提出利用亚秒差距间距的脉冲星对抑制引力波背景噪声,从而显著提升对暗物质亚结构的探测灵敏度,并指出球状星团可提供此类脉冲星对。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Nanohertz gravitational waves from the baryon-dark matter coincidence
Technische Universität München(慕尼黑工业大学);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);Vrije Universiteit Brussel(布鲁塞尔自由大学)
研究通过重子不对称性与暗物质不对称性共振震荡引发的一阶相变,解释纳赫兹引力波来源,并预测暗物质自相互作用和中子星质量限制。
2026-10-02 hep-ph
Gluon Condensation Signature in the GeV Gamma-Ray Spectra of Pulsars
胶子在核子内部的积累,即,在高能核子碰撞中,胶子凝聚可能导致特征性的幂律破坏的γ射线谱。在这里,我们表明,在第二费米大面积望远镜伽玛射线脉冲星目录中的至少25个源的观测光谱可以很好地拟合这样一个破幂律函数,只有四个自由参数。强有力地表明,从这些γ射线辐射的强子起源,但胶子凝聚内部的强子。众所周知,自由核子中的夸克胶子分布不同于束缚核子中的夸克胶子分布。这项工作揭示了胶子凝聚效应的核$A$依赖性,其中$A$是指重子数。我们的研究揭示了$A\to\infty$条件下的胶子凝聚,这可能为在亚核水平上窃听致密星的结构打开一扇新的窗口。
2023-03-29 astro-ph.HE hep-ph
Phase Transitions in Dense Baryonic Matter and Cooling of Rotating Neutron Stars
新的天体物理仪器,如skA(平方公里阵列)和IXO(以前的星座X),有望发现数以万计的新的孤立旋转中子星(中子星),中子星的低质量X射线双星(LMXB),异常X射线双星(AXP)和软伽马中继器(SGR)。这些中子星中的许多将在其活跃的生命周期中经历戏剧性的密度变化,由恒星自旋向上或自旋向下驱动,这可能引发其致密重子核心的相变。更重要的是,在LMXB中物质在中子星上的吸积被认为会导致中子星内壳的致密核聚变反应。如果奇异夸克物质是绝对稳定的,那么相关的反应速率可能会发生剧烈的变化。本文概述了需要进行的调查步骤,以探索中子星的热响应旋转驱动的相变在其核心,以及在其外壳的核燃烧方案。这种研究补充了通过粒子对撞机实验对稠密重子物质相图的探索,如在美国RHIC进行的和计划在德国达姆施塔特未来的反质子和离子研究设施进行的。
2009-11-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Impact of Rastall gravity on mass, radius and sound speed of the pulsar PSR J0740+6620
根据最近的中子星内部成分探测器(NICER)的观测,毫秒望远镜是测试可能的物质几何耦合及其物理含义的完美实验室。我们应用Rastall场引力方程,其中物质和几何非最小耦合,Krori-Barua内部时空,而物质源被假定为各向异性流体。我们表明,所有的物理量内的明星可以表示在Rastall,$ε$,和紧凑性,$C=2GM/Rc^2$,参数。利用NICER和X射线多镜X射线观测对脉冲星PSR J 0740 +6620的质量和半径的约束,我们确定Rastall参数至多为正范围内的$ε=0.041$。所得到的解决方案提供了一个稳定的紧凑的对象,此外,平方的声速不违反广义相对论处理不同的压缩声速$c_s^2\leq c^2/3$。我们注意到,没有状态方程的假设,然而,该模型符合袋常数的线性模式。一般来说,对于$ε>0$,该理论预测的恒星尺寸略大于相同质量的广义相对论。这已被解释为一个额外的力,由于物质的几何耦合,在流体动力学平衡方程,这有助于部分减少引力的影响。因此,我们计算了强能量条件所允许的最大紧性为$C = 0.735$,比广义相对论预测的高$\sim 2\%$。此外,对于饱和核密度$ρ_{\text{nuc}} = 2.7\times 10^{14}$ g/cm $^3$的表面密度,我们估计了半径$R=16$ km处的最大质量$M=4 M_\odot$。
2022-11-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark matter assisted Dirac leptogenesis and neutrino mass
本文提出了具有U(1)_{B-L} \times Z_{2}对称性的标准模型的一个最小扩张.在这个模型中,假设中微子是狄拉克的(即$B-L$是精确对称的),我们得到了中微子质量和宇宙中暗物质含量不为零的同时解。我们还用U(1)_D对称下的暗扇区辅助的狄拉克轻子生成解释了观测到的宇宙重子不对称性。暗扇区的后一种对称性在TeV尺度下被破缺,从而使中性规范玻色子Z_D具有质量。标准模型Z玻色子与规范玻色子Z_D在一个圈的水平上混合,从而为在地球实验室通过自旋无关的弹性散射探测暗物质铺平了道路。
2018-09-20 hep-ph
Vector Fuzzy Dark Matter, Fifth Forces, and Binary Pulsars
我们研究的长期影响,振荡的背景超轻(模糊)宇宙学矢量场的动力学的二元系统,这种影响出现时,该领域和二进制的共振。我们首先考虑场和系统之间的引力相互作用,并用振荡的背景标量场量化主要的差异。如果这样一个领域的能量密度是足够大的,如所需的,如果它应该是所有的暗物质,我们表明,长期的影响可能会产生潜在的可观察到的签名在高精度的到达时间测量的二进制双星。然后,我们分析了长期的影响时,出现的领域是直接耦合到机构的二进制。我们表明,这项研究是特别相关的模型,模糊暗物质介导重子力$B$(或$B-L$,与$L$轻子数),由于恒星的核子量存在于恒星。我们从当前数据中获得的约束条件已经与等效原理的实验室测试具有竞争力(甚至更具约束力)。
2018-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational wave signatures of phase transition from hadronic to quark matter in isolated neutron stars and binaries
在高温和高密度下物质的基本组成已经吸引了物理学家很长一段时间。最近重离子对撞机的研究结果丰富了高温低重子密度下的量子色动力学相图。然而,在低温和有限(主要是中间)重子密度的阶段仍然没有探索。理论量子色动力学计算预言了在这样的密度下从强子物质到夸克物质的相变。目前,探测这种密度的最佳实验室位于中子星的核心。如何利用引力波探测孤立中子星和双星中的中子星的这种相变特征的最新结果。孤立的中子星将探测极低温区,而双星中的中子星将探测中温区的有限重子密度。我们还将讨论这种相变的引力波信号是否是唯一的,以及探测这种信号所需的探测器规格。
2022-12-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征,这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的,因此高能暗重子的产生得到了增强,因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数,我们得到新的,强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束,由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子,并由于暗重子的后期衰变。此外,中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子,提供了一种新的热源,但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件,我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人,并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Cold Dense Baryonic Matter and Compact Stars
到目前为止,探测致密的强子物质是一个未知的物理学领域。在这里,我们简要总结了汉阳大学世界级大学III项目迄今为止所取得的成就以及未来几年将做的工作,以努力解开和阐明宇宙中致密可见稳定物体内部存在的冷密重子物质的多面性,即,中子星,奇异星和/或夸克星,从一个温和的和简化的出发点的有效场论模拟的前提QCD以及从引力对偶方法的hQCD。我们研究的核心问题是质子质量的$\sim 99%$的可能来源,以及如何调整“真空”,以便通过在地面和空间实验室进行的测量来揭示质量产生的来源。在该计划中处理的一些问题涉及可以做些什么-无论是理论上还是实验上-在韩国基础物理研究的预期。
2011-09-27 astro-ph.SR hep-ph nucl-ex
How Macroscopic Limits on Neutron Star Baryon Loss Yield Microscopic Limits on Non-Standard-Model Baryon Decay
本文通过将双脉冲星周期延长的宏观重子损失极限与相对论平均场理论结合,从微观层面约束中子星内非标准模型重子衰变过程,并给出对暗区驱动重子生成模型的启示。
2024-01-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Effect of a Dark Matter Core on the Structure of a Rotating Neutron Star
本研究利用双流体近似和唯象暗物质模型,发现暗物质核心对快速旋转中子星的质量-半径普适关系影响很小,表明这些普适关系可用于约束暗物质核心性质。
2024-05-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
QCD equations of state and speed of sound in neutron stars
中子星是量子色动力学(QCD)中研究致密物质的宇宙实验室。中子星的可观测质量-半径关系由QCD状态方程确定,并能反映QCD相变的性质。在过去的十年里,中子星有了历史性的发现,两个太阳质量的中子星和中子星合并事件的发现,对状态方程施加了严格的约束。虽然一些状态方程的构造,以满足这些约束条件,理论上的挑战是如何调和这些结构与预期的强子物理和介质中的计算的微观物理。在这篇简短的文章中,我们简要地回顾了最近的观测结果,并讨论了它们对致密QCD物质的影响,涉及到低密度和高密度极限下的QCD约束,类QCD理论,以及重子-重子相互作用的格点量子色动力学结果。
2021-05-01 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Binary pulsars as probes of a Galactic dark matter disk
当脉冲双星在暗物质粒子风中运动时,产生的动力学摩擦会改变双星的轨道。我们研究了这种效应的双盘暗物质(DDDM)的情况下,其中一小部分的暗物质是耗散和解决成一个薄盘。对于暗盘中的双星,由于暗盘的较高的暗物质密度和较低的速度色散,以及由于它与重子盘的共转,这种效应被增强。我们估计的效果,并将其与观测的两个不同的极限在努森数($Kn$)。首先,在DDDM的情况下,是有效的碰撞内的特征尺度的二进制($Kn\gg1$)和忽略之间的可能的相互作用的暗物质唤醒。第二,在完全碰撞的情况下($Kn\ll1$),其中可以采用流体描述,并考虑了尾流对的相互作用。我们发现,在轨道周期的变化是相同的数量级,在这两个限制。与观测结果的比较表明,在不久的将来,探测目前允许的DDDM模型与时间数据从二进制双星的良好前景。最后,我们评论的可能性扩展到中间(稀薄气体)的情况下与$Kn\sim1$的分析。
2017-11-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Delta baryons in neutron stars
本文应用相对论平均场描述的密度依赖耦合中子星物质,分析了两种不同物质组成:δ重子核子物质和超子δ重子核子物质的性质。δ-介子耦合允许在实验数据得到的很宽的范围内变化,而超子-介子耦合则适合于超核性质。研究了无解除禁闭相变的中子星性质。验证了许多模型被排除在外,因为在达到最大质量组态之前,有效核子质量为零。不含超子的三角洲占主导地位的致密星是可能的,三角洲星。结果表明,在参数选取方便的情况下,存在80%的δ重子位于中心的δ星是可能的。然而,超子的存在降低了δ重子分数,在中心低于20%,在2-3饱和密度下低于30%。讨论了在δ重子存在时,由于δ重子与$ω$介子的耦合较强,超子软化不那么剧烈,并且状态方程的刚度由高密度时的$ω$优势决定.声速很好地反映了这种行为。脉冲星RX J 0720.4 -3125的紧凑性决定了$x_{σΔ}>x_{ωΔ}>1$和$x_{ρΔ}>1$。
2022-06-06 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
The Bearable Inhomogeneity of the Baryon Asymmetry
本研究利用精确大爆炸核合成约束TeV尺度以下产生重子-光子比大尺度不均匀性的机制,发现约25%的涨落与观测不符,为电弱重子生成及产生引力波的一阶相变提供新探针。
2025-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Dark baryon from pure Yang-Mills theory and its GW signature from cosmic strings
该研究提出 SO(2N) 纯 Yang-Mills 理论中天然稳定的重子型胶球作为暗物质候选者,并利用低宇宙弦相互连通概率产生的特征引力波,同时解释暗物质丰度与 NANOGrav 等脉冲星计时阵列信号。
2023-08-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Isocurvature Induced Gravitational Waves at Pulsar Timing Arrays
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文研究了四种等曲率扰动(CDM、物质、中微子和自由流暗辐射)引发的引力波谱,发现自由流暗辐射的引力波谱与CDM不同,且在大尺度上对等曲率扰动设定了严格约束。
2026-05-07 astro-ph.CO hep-ph
The Search for Dark Matter
暗物质问题已经存在了将近一个世纪。自20世纪30年代以来,越来越多的证据表明,我们的宇宙是由一种新形式的非重子物质主导的,这种物质将星系和星系团聚集在一起,并影响宇宙结构,直到最大的观测尺度。在微观层面上,我们仍然不知道这种暗物质或不可见物质的组成,它们不直接与光相互作用。最简单的假设是,它是由与引力相互作用的新粒子组成的,与已知的基本粒子的相互作用最弱。我将讨论对这种新粒子的搜索,包括空间和地球上的粒子,包括那些放置在地下实验室深处的粒子。虽然暗物质粒子还没有被发现,即使经过几十年的共同努力,新的技术发展和实验已经达到了发现可能迫在眉睫的敏感性,尽管肯定不能保证。
2018-01-24 astro-ph.CO hep-ph
Gas dynamics in dwarf galaxies as testbeds for dark matter and galaxy evolution
矮星系是测试暗物质模型和替代理论的理想实验室,因为它们的动力学质量(从观察到的运动学)大大超过了重子质量(从气体和恒星)。在大多数恒星形成的矮星中,冷原子气体形成有规律的旋转盘,延伸到恒星成分之外,从而探测到最外层区域的引力势。在这里,我回顾了矮星系气体动力学的几个方面,如旋转曲线,质量模型和非圆运动。形成恒星的矮星将螺旋星系的动力学定律扩展到较低的质量、表面密度和加速度。旋转支持星系的三个主要动力学定律指向三个不同的加速度尺度,它们扮演不同的物理角色,但在不确定性范围内显示相同的值。这些动力学定律周围的小散射意味着星系中重子和暗物质之间的紧密耦合,这将通过下一代的调查得到更好的理解,这些调查将扩大当前的样本数量级。
2022-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Detecting Dark Matter with Neutron Stars
该研究利用中子星作为天体物理实验室,通过引力波非探测和热观测来约束重且不湮灭的暗物质与核子的相互作用,提供比直接探测实验更强的限制。
2025-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical constraints on the cold equation of state of the strongly interacting matter
HUN-REN Wigner RCP(匈牙利科学院温格研究物理中心);Institute of Technology, MATE KRC(马塔伊·卡罗利大学技术研究所);Universität Potsdam(波茨坦大学)
通过天体观测数据约束强相互作用物质的冷方程状态,结合QCD计算、脉冲星质量和潮汐变形性等观测结果,探讨方程状态的限制条件。
2026-04-29 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Deconfinement of non-strange hadronic matter with nucleons and $Δ$ baryons to quark matter in neutron stars
本文在相对论平均场框架下,在有效手征模型下,探讨了中子星物质中形成1232 MeV $Δ$重子的可能性。随着δ-介子耦合的变化,与施加在它们上的约束一致,得到的状态方程和中子星的性质计算静态和球形配置。在我们的模型框架内,$Δ$ s的临界形成密度和中子星的性质被发现是非常敏感的等矢量耦合相比,标量或矢量耦合。本文基于QCD理论,重新讨论了$Δ$之谜,并寻找了从非奇异强子物质(包括核子和$Δ$)到非奇异夸克物质相变的可能性。由此得到的混合星构型满足质量最大的恒星PSR J1614-2230和PSR J 0348 +0432在静态条件下的观测质量约束。我们的半径估计值完全在QLMBX观测分析的限制范围内。计算得到的$R_{1.4}$值与最近观测到的中子星合并产生的引力波(GW 170817)的边界值一致。我们的混合状态方程也满足了PSR J 0737 -3039研究中对重子质量的约束。\noindent{Keywords: Delta baryons, Quark matter, Phase transition, Equation of State, Neutron Stars, Hybrid Stars}
2018-11-17 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Neutron Portal and Dark Matter-Baryon Coincidence: from UV Completion to Phenomenology
Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)(宇宙理论物理中心,基础科学研究院);Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交大东京-李政道研究所);School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学物理与天文学院);School of Physics, Henan Normal University(河南师范大学物理学院)
本文通过中子通道操作符连接可见与暗物质不对称性,解决暗物质-重子巧合问题,并探讨其紫外完成与现象学联系。
2026-09-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Pulsar as a Weber detector of gravitational waves and a probe to its internal phase transitions
本综述探讨脉冲星通过转动惯量张量扰动影响脉冲信号的机制,提出其可作为内部相变探针与引力波Weber探测器,拓展了中子星物理的观测研究方向。
2024-05-20 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
The Standard Model CP Violation is Enough
提出一种仅依赖标准模型CP破坏即可产生宇宙全部重子不对称性的重子生成机制,通过引入morphon场增强重子产生并规避对撞机约束,同时预测可由脉冲星计时阵列探测的引力波信号。
2024-08-22 hep-ex hep-ph
A corresponding-state approach to quark-cluster matter
超密物质态是理解致密星性质的基础,但非微扰量子色动力学(QCD)使得直接计算致密星内部重子数密度下的冷物质态变得非常困难。然而,从观测的角度来看,由于夸克之间的强耦合可能使夸克聚集在夸克团中,因此夸克可能由夸克团组成。我们试图从唯象的角度寻找凝聚态夸克团物质的状态方程。假设夸克团可以类比为惰性气体,我们用对应态方法导出了夸克团物质的物态方程,正如70年代对核物质和中子星物质所证明的那样。根据计算结果,由夸克团物质组成的夸克团恒星可能具有与观测结果一致的最大质量,反过来,对脉冲星质量的进一步观测也会限制夸克团物质的性质。此外,还简要地讨论了固-液相转变过程中的熔化热及其相关的天体物理后果。
2013-08-19 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
Cold Darkogenesis: Dark Matter and Baryon Asymmetry in Light of the PTA Signal
本文提出冷暗生成机制,利用PTA纳赫兹引力波信号所暗示的强过冷一阶相变,从暗SU(2)希格斯场产生暗不对称性,经中子门户传递解释重子不对称性,并自然给出具有合适自相互作用的暗物质丰度。
2024-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The second data release from the European Pulsar Timing Array: VI. Challenging the ultralight dark matter paradigm
欧洲脉冲星计时阵列第二次数据发布通过引力相互作用分析,排除了特定质量超轻暗物质粒子占满局部暗物质密度的可能性,限定其最大局部密度。
2023-10-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark matter in compact stars
本文综述了利用白矮星和中子星的超高密度、强磁场等特性探测波动型、粒子型、宏观型及黑洞暗物质的前景,并首次阐明螺旋桨阶段对重子吸积的影响及俄歇与库珀对拆散效应对暗物质俘获加热的贡献。
2025-02-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Thermal evolution of rotating hybrid stars
当中子星自转减慢时,由于核心密度增加,核物质不断转化为夸克物质,然后释放出潜热。我们研究了中子星经历这种去禁闭相变后的热演化。我们已经在广义相对论的框架内考虑了这种转换。释放的能量被估计为退禁闭重子数变化率的函数。得到的冷却方程的数值解与无热效应时的数值解有很大的不同。结果表明,尽管具有夸克物质核的中子星开始快速冷却,但中子星可能被加热到更高的温度,这与脉冲星的数据很好地匹配。研究还发现,热效应具有磁场强度依赖性。这一特征对于低场毫秒脉冲星后期的高温可能是特别有趣的。高温与PSR J 0437 -4715的观察温度相符。
2007-02-28 astro-ph hep-ph nucl-th
Hybrid stars in the light of the massive pulsar PSR J1614-2230
我们使用相对论平均场强子EoS和三味夸克物质的NJL模型的几个参数化对混合星的构型进行了系统的研究。对于强子相,我们使用刚性GM 1和TM 1参数化,以及非常刚性的NL 3模型。在NJL拉格朗日量中,我们包括标量,矢量和t Hooft相互作用。矢量耦合常数$g_v$被视为自由参数。我们还认为,有一个分裂之间的解除禁闭和手征相变,这是通过改变真空压力$- Ω_0$在NJL热力学势的$- (Ω_0 + δΩ_0)$,是$δΩ_0$一个自由参数的常规值控制。我们发现,当我们增加$δΩ_0$的值,混合星有一个更大的最大质量,但不太稳定,即混合配置是稳定的中心密度在一个较小的范围。对于足够大的$δΩ_0$,稳定的混合配置根本不可能。增加耦合常数$g_v$的效果非常相似。我们表明,稳定的混合配置的最大质量大于观测质量的脉冲星PSR J1614-2230是可能的$g_v$和$δΩ_0$的参数空间的一个大区域的强子状态方程只包含核子。当重子八重态包含在强子相时,只有一个非常小的参数空间区域可以解释PSR J1614-2230的质量。我们比较我们的结果与以前的计算的混合恒星内的NJL模型。我们表明,它是可能的,以获得稳定的混合配置也在情况下$δΩ_0=0$,对应于传统的NJL模型的压力和密度消失在零温度和化学势。
2012-06-28 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
The hottest superfluid and superconductor in the Universe: Discovery and nuclear physics implications
我们介绍了最近的工作,利用中子星的天文观测,揭示了独特的见解核物质,不能从地球上的实验室。首先,我们讨论了我们对银河系中最年轻的中子星的快速冷却的测量,这为中子星的超核核心中的超流性和超导性提供了第一个直接证据。我们表明,观测到的热核X射线爆发的中子星可以用来约束性质的中子超流性和中微子发射。我们描述了快速中子星自转速率对核物理和超流体物理的影响。最后,我们表明,夹带之间的中子超流和核晶格的耦合导致一个不太流动的地壳超流,这一结果提出了问题的脉冲星故障的传统图片仅仅是由于地壳超流,并建议核心超流也参与。
2013-03-15 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
Delta baryons and diquark formation in the cores of neutron stars
我们研究了冷中子星的强子-夸克相变,并考虑到(i)观测到的重夸克最大质量的极限,(ii)由中子星合并发射的引力波推断的潮汐性质的约束,以及(iii)由NICER观测到的中子星热点的质量和半径约束.特别注意中子星物质中可能存在的$Δ(1232)$重子。我们的研究结果表明,这种粒子可能构成了中子星中重子的很大一部分,因此对这类天体的性质,特别是它们的半径有着重要的影响。这部分是由于$Δ$的低密度出现在理论上可辩护的介子-超子、SU(3)ESC 08模型和介子- $Δ$耦合常数的广泛范围内。强子物质的夸克物质的过渡,在2SC+s凝聚相处理,发现只发生在中子星非常接近的质量峰。然而,如果把相变看作是麦克斯韦式的(尖锐的),夸克物质仍然可能在恒星的总物质中占相当大的比例,在这种情况下,位于引力质量峰值之外的中子星将保持稳定,不会受到引力坍缩的影响。在这种情况下,对引力坍缩的不稳定性被转移到一个新的(终端)质量,不同于恒星序列的最大质量,产生稳定的紧凑物体,其引力质量与传统分支上的中子星相同,但其半径最多小1公里。我们研究的状态方程的所有模型都在Annala { \it et al.}最近建立的范围内。(Nature Physics,2020)
2020-08-14 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Strange Quark Matter and Compact Stars
天体物理学家区分了三种不同类型的致密恒星。它们是白矮星、中子星和黑洞。前者包含宇宙中发现的一种致密形式的物质,再加上观测天文学前所未有的进步,使这些恒星成为广泛的最引人注目的物理现象的极好的天体物理实验室。这些范围从恒星表面的核过程到电子简并物质在亚核密度下的过程,再到玻色子凝聚和重子物质的新状态的存在-如色超导夸克物质-在超核密度下。更重要的是,根据奇异物质假说,奇异夸克物质可能比核物质更稳定,在这种情况下,中子星应该主要由纯夸克物质组成,可能包裹在薄的核壳中。该假设的另一个显着含义是可能存在一类新的白矮星。本文旨在对这些引人注目的物理可能性作一概述,重点是奇异夸克物质的天体物理现象学。可能的观测签名与理论上提出的致密恒星内部的物质状态进行了讨论。它们将提供相对论性重离子碰撞实验所不能获得的、关于重子数密度高、温度低的超密核物质相图的最有价值的信息。
2004-09-27 astro-ph hep-ph nucl-th
Rapidly spinning dark matter-admixed neutron stars
本研究建模了暗物质独立自转的均匀自转中子星,考察共转与反转情景下暗物质对质量-半径关系、开普勒极限和转动惯量等宏观性质的影响,为自相互作用暗物质的天体物理意义提供新见解。
2025-06-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Density-induced dark-baryon conversion in $Δ-$admixed hypernuclear neutron stars
Birangana Sati Sadhani Rajyik Vishwavidyalaya(比朗加纳·萨蒂·萨达尼·皇家大学);Indian Institute of Science Education and Research, Tirupati(印度科学教育与研究学院提鲁帕提分校);Wroclaw University of Science and Technology(弗罗茨瓦夫科技大学);Institute of Theoretical Physics, Wroclaw University of Science and Technology(弗罗茨瓦夫科技大学理论物理研究所);Physical Research Laboratory(物理研究实验室)
该研究探讨含超子和Δ共振的中子星物质中,密度诱导的中子向暗重子χ的自洽转换,发现超子和Δ会抑制χ丰度,且χ质量影响恒星最大质量,需同等考虑非核子自由度与暗重子。
2026-11-10 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Postsphaleron darkogenesis
该研究提出近共形暗区过冷相变通过母粒子衰变产生数不对称,实现暗物质生成,并解释纳赫兹引力波信号。
2025-10-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on Phase Transitions in Neutron Star Matter
本文基于中子星核心声速的推断结果,指出状态方程必须足够硬以支撑最重脉冲星,从而将核心内可能出现的相变限制为相共存密度范围很小的弱一阶相变,并据此重新审视手征对称性恢复等问题。
2024-01-22 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Quantum nucleation of up-down quark matter and astrophysical implications
只有$u$和$d$夸克的夸克物质($ud$ QM)可能是重子数$A>A_{\rm min}$较大的重子物质的基态。对于$A_{\rm min}\gtrsim 300$,这与普通核的稳定性没有直接冲突。对这种情况的一个有趣的测试是在中子星内部寻找$ud$ QM的量子成核,因为它们的重子密度很大。本文在考虑相关理论不确定性和观测约束的情况下,研究了冷中子星到$ud$夸克星($ud$ QSs)的跃迁速率及其天体物理意义.结果表明,参数空间的很大一部分预测了瞬时跃迁,因此观测到的中子星大多是$ud$类星体。我们发现这种可能性在最近的引力波和脉冲星观测下仍然是可行的,尽管在它与一些涉及夸克物质复杂结构的观测的兼容性方面存在争议。在两族方案中,高质量恒星($M\gtrsim2 M_{\odot}$)都是$ud$类星体,而低质量恒星($M\sim1.4\, M_{\odot}$)大多是强子恒星,这种紧张关系可以得到部分缓解。在这种情况下,低质量强子星的缓慢过渡指向一个非常特殊的一类强子模型与适度刚性的EOS,和$ud$ QM属性也强烈约束。
2020-06-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining Parity Violation in Gravity with Measurements of Neutron-Star Moments of Inertia
中子星是检验广义相对论的敏感实验室,特别是当考虑速度相对论性和引力场很强的偏差时。一个这样的偏差是由动力学的陈-西蒙斯修正引力描述的,其中爱因斯坦-希尔伯特作用量通过增加耦合到场的违反引力宇称的庞特里亚金密度来修正。这个四维有效理论在微扰和非微扰弦论、圈量子引力和一般有效场论展开中都自然出现。本文计算了慢自旋中子星的性质和引力场的陈-西蒙斯修正。我们发现,陈-西蒙斯修正只影响引力磁部门的度规领先的顺序,从而引入修改的转动惯量,但不对质量半径关系。我们表明,如从双脉冲星的近期观测中所预期的那样,转动惯量的观测确定精度为10%,将对Chern-Simons耦合常数施加限制,使其< 5 km,这比以前的最强限制至少强三个数量级。
2010-04-13 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc