Exploring the Sun's core with BabyIAXO
轴子是Peccei-Quinn机制的自然结果，是强CP问题最令人信服的解决方案。类似的类轴子粒子（ALP）也出现在标准模型的许多可能的扩展中，特别是在弦论中。轴子和ALP都是暗物质（DM）的候选者，它们将在太阳的核心大量产生。在过去的二十年中，一个相关的努力是欧洲核子研究中心的CAST实验，这是迄今为止最灵敏的轴子日光望远镜。国际轴子天文台（IAXO）是一个大型的第四代日光望远镜，其主要物理目标是进一步扩展对太阳轴子或ALP的搜索，最终信号与背景比高出约5个数量级。我们简要回顾这里的天体物理学的提示和模型，将在达到同时寻找太阳轴子的背景下的IAO日光镜搜索程序，特别是物理学下达到BabyIAO，一个中间的日光镜阶段走向完整的IAO。
2021-11-05 astro-ph.IM 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
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
Supernova-scope for the Direct Search of Supernova Axions
如果超新星爆炸发生在距离地球几百秒差距的范围内，除了中微子之外，还有大量的轴子可能到达地球。本文详细讨论了利用轴子太阳望远镜探测超新星轴子的前景。在超新星爆发前中微子警报系统的帮助下，可以提前将日光望远镜指向爆炸的超新星。超新星轴子可以被安装在日光镜末端的伽马射线探测器探测到。我们称这样的探测系统为轴子超新星观测器（axion supernova-scope，SNscope）。我们提出了一个概念设计的轴子SNscope，其中的伽马射线探测器安装在相对端的X射线探测器的太阳轴子。在正常运行期间，它仍然作为轴子日光望远镜，一旦收到SN前中微子警报，望远镜就会暂时转向并瞄准SN候选者，等待超新星轴子。我们估计超新星轴子检测的灵敏度，并发现SNscopes的基础上的下一代轴子太阳镜，如IAO，有潜力探索不可见的轴子和测试恒星冷却异常的轴子解释。
2020-08-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Probing axions with the neutrino signal from the next galactic supernova
我们研究了轴子发射在模拟大质量恒星爆炸的影响，作为补充标准中微子发射的能量损失的额外来源。这个通道的加入缩短了初生质子中子星的冷却时间，从而缩短了中微子信号的持续时间。我们将轴-物质耦合强度作为自由参数来研究它对质子中子星演化以及对中微子信号的影响。我们进一步分析了当前和下一代地下中微子探测器中增强冷却的可观测性，表明可以探测轴子质量$m_a \gtrsim 8 \times 10^{-3}$ eV的值。因此，对银河系超新星中微子的观测将为探测计划中的日光镜实验-国际轴子观测站（IAXO）-范围内的轴子质量提供宝贵的可能性。
2016-09-26 astro-ph.HE hep-ph
The initial mass-final luminosity relation of type II supernova progenitors. Hints of new physics?
我们修正了IIP型和IIL型超新星前身星的理论初始质量-最终光度关系。对对流、反对流、转动、质量损失、核反应率和中微子产生率的处理等主要不确定性的影响作了较详细的讨论。也被认为是密切的二元系统的组件之间的质量传递的影响。通过比较的理论预测的样本的II型超新星的祖先和爆炸前的光度的初始质量是可用的，我们得出结论，恒星旋转可以解释一些祖先出现比预期的更亮的情况下，非旋转模型。在最极端的情况下，SN 2012 ec需要高达300 km s $^{-1}$的初始旋转速度。或者，这些天体可能是密近双星的质量松散成分。然而，大多数观察到的祖细胞似乎比预期的要暗淡。这种情况似乎表明，康普顿和对中微子的能量损失率，如标准电弱理论所预测的，是不够有效的，需要一个额外的负面贡献的恒星能量平衡。我们表明，轴子加上参数访问目前计划的实验，如IAO，可能，婴儿IAO和ALPS II，可能占失踪的恒星能量损失的贡献。
2019-07-15 astro-ph.SR hep-ph
Enhanced Supernova Axion Emission and its Implications
我们计算的轴子发射率从涉及热π介子的物质中遇到的超新星和中子星合并反应，确定独特的光谱特征，并探讨其对天体物理学和粒子物理学的影响。我们发现它比核子-核子韧致辐射大2-5倍，在过去的研究中，这被认为是占主导地位的过程。轴子谱也被发现是困难得多。总之，更大的速率和更高的轴子能量意味着QCD轴子的质量有更强的束缚，并且在大型地下中微子探测器中直接探测附近星系超新星的前景更好。
2021-02-20 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Supernova axions convert to gamma-rays in magnetic fields of progenitor stars
本文利用SN1987A及前身星磁场约束更高质量轴子（至10^-3 eV），并提议GALAXIS卫星星座探测未来超新星及中子星并合产生的轴子伽马射线信号。
2025-09-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Impacts of axion cooling on the direct detection of supernova axions
针对超新星轴子探测事件数仅经后处理框架估算的不足，本研究开展耦合轴子发射的9.6倍太阳质量恒星超新星模拟，发现轴子冷却的非线性反馈会降低轴子探测事件数，为轴子可探测性预测提供了关键依据。
2025-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pre-supernova Ultra-light Axion-like Particles
我们计算了超轻类轴子粒子（ALP）在附近的超新星祖先的生产。一旦产生，ALP从恒星逃逸，其中一部分在银河磁场中传播时转化为光子。据发现，MeV的光子流量，到达地球可能是可探测的伽玛射线望远镜的ALP轻于~1 neV时参宿四经历氧和硅燃烧。伽马射线通量对恒星质量的依赖性远小于银河系磁场的不确定性。如果ALP比~0.1 neV轻，并且超新星的前身离太阳系足够近，那么γ射线通量对距离d不敏感，因为ALP与光子的转换几率与d ^2成正比。在超新星爆发前的中微子警报之后，用下一代伽马射线望远镜（非）探测到超新星前身的伽马射线，将导致对ALP参数的独立约束，其严格程度与SN 1987 A的限制一样。
2021-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Supernova Muons: New Constraints on Z' Bosons, Axions, and ALPs
超新星中产生的新的轻粒子会导致额外的能量损失，从而导致中微子产生的不足，这与超新星1987 A（SN 1987 A）观测到的中微子相冲突。与大多数以前的SN 1987 A研究相反，我们研究了$Z'$玻色子，轴子和类轴子粒子（ALP）与SN 1987 A中产生的μ子相互作用的影响。对于第一次，我们发现一般的$Z'$玻色子耦合到μ子的限制，并将我们的结果应用到粒子模型，包括规范的$L_μ-L_τ$数，$U(1)_{L_μ-L_τ}$，规范的$B-L$数，$U(1)_{B-L}$。在$Z'$ -μ子耦合中，我们将$Z'$玻色子的质量限制在250-500 MeV，并降低到$10^{-9}$。我们还通过研究环路级相互作用的重要性，以及在更广泛的轴子质量范围内进行计算，扩展了以前的工作。我们约束介子耦合轴子从任意低的质量高达约200-500兆电子伏，与边界延伸到大约$10^{-8}$ GeV $^{-1}$的轴子-介子耦合。我们的结论是，超新星广泛地提供了一个新的轻耦合粒子与μ子相互作用的灵敏探针。
2020-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Axion emission and detection from a Galactic supernova
银河系超新星（SN）轴子信号将在未来的中微子Mton级水切伦科夫探测器中被探测到，例如日本提议的Hyper-Kamiokande。轴子的主要探测通道是水中氧核的吸收。随后的氧气去激发导致潜在的可检测的伽马信号。在这篇文章中，我们提出了一个计算的SN轴子信号，并讨论其可探测性超神冈。
2018-08-13 astro-ph.SR hep-ph
A Universal Bound on QCD Axions from Supernovae
本文发现超新星中QCD轴子的新产生通道，源于手征微扰理论次领头阶的平移对称性破缺算符，在无模型依赖耦合时给出最强的模型无关轴子质量约束，改进现有界限两个数量级。
2025-09-11 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
本研究通过低能超新星约束了轻子味变轴子和轴子类粒子的耦合常数，发现其在特定质量范围内对轴子的限制最为严格。
2025-12-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion signatures from supernova explosions through the nucleon electric-dipole portal
我们考虑轴子耦合到核子和光子只通过核子电偶极矩（EDM）门户。这种耦合是QCD轴子的一个与模型无关的特征，它解决了强CP问题，并且在更一般的类轴子粒子系统中也可能出现。我们修正了由核子EDM耦合引起的超新星（SN）轴子辐射，并相应地修正了SN 1987A的束缚。此外，我们计算的轴子通量从未来的银河SN和表明，它可能会产生一个特殊的和潜在的可检测的伽马射线信号在一个大型地下中微子探测器，如建议的超神冈。探测这种信号的可能性提供了一种搜索与CASPERe互补的振荡核子EDM的方法，而不依赖于轴子是暗物质相当大的组成部分的假设。此外，如果来自SN的轴子产生可观测的信号，它们也可能导致在未来的宇宙调查中可观测到的宇宙学额外辐射量。
2022-06-26 astro-ph.HE hep-ph
Supernova Axion Emissivity with $Δ(1232)$ Resonance in Heavy Baryon Chiral Perturbation Theory
本文首次在重子手征微扰理论中考虑 $Δ(1232)$ 共振，研究了 $π^- + p \ o n + a$ 轴子发射过程的超星能量损失率，发现 $Δ$ 介导图显著增强了轴子发射率，并在高温下给出破坏性贡献。
2023-04-10 astro-ph.HE hep-ph
Effects of initial axion production and photon--axion oscillation on type Ia supernova dimming
最近，Csaki，Kaloper和Terning（CKT）提出，星系际介质中的轴子光子振荡可以解释遥远的Ia型超新星观测到的变暗。只有当初始轴子通量远小于初始光子通量时，这种机制才起作用。我们研究了几种机制，这样的初始轴子生产。讨论了超新星中轴子的直接产生、超新星磁场和宿主星系磁场中的光子-轴子振荡。我们发现它可能是初始轴子通量非常小，因此不会对CKT机制造成问题。
2002-07-17 astro-ph hep-ph
Shock Revival in Core-collapse Supernovae Assisted by Heavy Axion-like Particles
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一类假想的赝标量粒子，它们与普通物质的相互作用很弱。核心坍缩超新星的热等离子体是探索包括ALP在内的标准模型之外的物理学的可能实验室。一旦产生，一些ALP可以被超新星物质吸收并影响能量转移。在这项研究中，我们计算了核心坍缩超新星的ALP发射和超新星动力学的反反应一致。结果表明，当ALP与光子的耦合强度达到g_{ag} ~10^{-9} GeV^{-1}，ALP质量为40-400 MeV时，失速的反弹激波可以复活.大多数模型导致比平均观测到的超新星更高能量的爆炸。虽然这可以用于对这些ALP施加约束，但需要进一步研究跨多个祖细胞的长期模拟，以施加稳健的限制。
2022-02-22 astro-ph.HE hep-ph
Supernova bound on Axion-Like Particles coupled with electrons
在超新星（SN）中，通过电子-质子韧致辐射和电子-正电子核聚变产生与电子耦合的类轴子粒子（ALP）。我们通过考虑ALP对强简并相对论SN等离子体中电子的质量和热效应来评估这些过程的ALP发射率。使用一个国家的最先进的SN模拟，我们评估SN 1987 A冷却绑定在ALP的质量范围内的$1-200$ MeV，其中不包括目前未探测的地区下降到$g_{ae}\sim 2.5\times 10^{-10}$在$m_a\sim 120$ MeV。
2021-11-13 astro-ph.HE hep-ph
Is there a supernova bound on axions?
我们提出了一个关键的SN1987A超新星冷却轴子和其他轻粒子的评估。核心塌陷模拟在文献中用来证实边界省略的计算包层外部的原始中子星（PNS）。因此，在这些模拟中，中微子的唯一来源是，通过构造，冷却PNS。我们表明，如果经典的延迟中微子机制未能爆炸SN 1987 A，如果预塌缩的恒星旋转，那么吸积盘将形成，可以解释晚时间（$t\gtrsim5$秒）中微子事件。如果SN 1987 A是一个由中子引发的热核爆炸，那么这种吸积盘将是一种自然特征。轴子不会冷却圆盘，也不会影响它的中微子输出，只要圆盘对中微子来说是光学薄的，就像它自然的那样。这些考虑使人们对超新星冷却边界产生了怀疑。
2020-06-11 astro-ph.HE hep-ph
Axion emission from supernova with axion-pion-nucleon contact interaction
我们用一套完整的相关轴子耦合研究了超新星的轴子发射，包括在以前的研究中被忽略的轴子-π-核子接触相互作用。两个过程受到轴子-π介子-核子接触相互作用的影响，$π^-+p \rightarrow n + a$和$n+p\rightarrow n+p+a$，并且这些过程可以是轴子参数空间或超新星内部遇到的天体物理条件中的某些区域的轴子的主导源。结果表明，接触相互作用可以使$2-4$的轴子发射率提高1倍，而对$n+p\rightarrow n+p+a$的影响不显著.我们还讨论了其他π介子诱导的过程，如$π^0+n\rightarrow n+a$和$π^-+π^0\rightarrow π^-+a$的相对重要性。
2022-02-21 hep-ph
Axion dark matter-induced echo of supernova remnants
轴子是理论上有希望的暗物质候选者。在存在来自明亮天体物理源的射频辐射的情况下，非相对论性DM轴子可以经历受激衰变为两个几乎背靠背的光子，这意味着明亮的无线电波源将在几乎完全相反的空间方向上具有反像（“盖真夏因”）。反像将在光谱上与背景不同，采取以$ν= m_a/4π$为中心的窄射电线的形式，其宽度由DM晕$Δν/ν\sim 10^{-3}$中的多普勒展宽确定。在这项工作中，我们表明，轴子衰变引起的超新星遗迹的回声可能是足够明亮，可以检测到。他们的非检测可能能够设置最强的限制轴子DM迄今为止在$\sim 1-10 \, μ$ eV质量范围内，有差距的覆盖范围从现有的实验。
2022-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Axion emission from supernovae: a cheatsheet
本文综述超新星核物质中轴子辐射的研究进展，重点梳理轫致辐射与π介子-轴子转换两种产生机制，以理解轴子在高温致密核物质中的行为。
2023-09-26 hep-ph
Muons in supernovae: implications for the axion-muon coupling
本文通过生成迄今最大规模的含μ子超新星模拟，证明SN 1987A的冷却速率观测对类轴子粒子与μ子的耦合施加了强约束，将耦合限制在$g_{aμ} < 10^{-7.5}~\ ext{GeV}^{-1}$。
2024-05-31 astro-ph.HE hep-ph
Updated constraints on axion-like particles from temporal information in supernova SN1987A gamma-ray data
根据太阳活动峰年任务的观测数据，对超新星SN 1987 A发射的类轴子（ALP）的γ射线极限进行了修正。我们改进并简化了ALP衰变的预期γ射线信号的计算，同时也将其扩展到非瞬时ALP发射。我们第一次利用数据中的时间信息来更新相关的ALP-光子耦合限制。对于ALP衰变，我们更新的可能性只轻微影响的限制相比，以前的作品，由于接近SN 1987 A的伽马射线的吸收。然而，在银河系磁场的ALP转换，时间信息提高了ALP-光子耦合的限制的一个因素为1.4。
2023-03-28 astro-ph.HE hep-ph
Improved axion emissivity from a supernova via nucleon-nucleon bremsstrahlung
在超新星（SN）核心中最有效的轴子产生机制是核子-核子韧致辐射。这个过程通常在真空一π介子交换（OPE）近似下模拟。从这个天真的配方开始，我们修改了计算，包括系统的不同的影响，即一个非零质量的交换π介子，从两个π介子交换的贡献，有效的介质中核子质量和多核子散射。此外，我们允许任意程度的核子简并。包括所有这些影响的轴子发射率的自洽治疗目前失踪。这项工作的目的就是提供这样一种分析。此外，我们证明了OPE势与所有以前的修正引起类似的结果作为壳层T-矩阵，因此是合理的，我们和类似的研究。我们发现，轴子发射率减少了一个数量级以上的基本OPE计算，所有这些影响后占。对轴子质量约束的影响和下一代实验轴子搜索的影响也进行了讨论。
2020-05-28 astro-ph.SR hep-ph
Semi-analytic bounds on axion-like-particle supernovae emission
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
本文通过半解析方法研究超新星中轴子类粒子的约束，考虑有限质量并推导耦合与质量平面的界限，验证方法的稳健性。
2026-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Supernova constraints on an axion-photon-dark photon interaction
我们提出了超新星对轴子-光子-暗光子耦合的约束，这可能是暗扇区模型的主要耦合，也可能导致轴子宇宙学的巨大变化。我们表明，这种耦合的超新星绑定有两个不寻常的功能。一种是因为导致俘获机制的散射将轴子和暗光子相互转换。因此，如果两个新粒子中的一个足够大，则产生和散射都被抑制，并且体发射和捕获（区域）发射的边界都呈指数衰减并且不相交。另一个不寻常的特征是，对于亮暗光子，纵模耦合比横模耦合更弱。由于纵模的耦合更弱，即使横模被捕获，它仍然会导致过度冷却。因此，大质量暗光子的超新星约束看起来就像两个相互叠加的独立超新星边界。
2021-06-16 hep-ph
Magnetic Turbulence Boosts Supernova Signals of Axion-Photon Conversion
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
研究通过考虑超新星与地球间磁涡旋增强轴子-光子转换，提升对轴子耦合常数的探测灵敏度，尤其在较大质量范围内的约束。
2026-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
No axion-like particles from core-collapse supernovae?
假设类轴子粒子（ALP）是在银河系核心坍缩超新星的核心反弹之前由质子中子星发射的，并且这些ALP随后转换为$γ$射线光子，这些光子应该被$γ$射线任务探测到，从而确定了类轴子粒子（ALP）性质的强约束。这个论点已经被应用到超新星1987 A，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 4.4 \cdot 10^{- 10} \, {\rm eV}$的ALP-光子耦合$g_{a γγ} \lesssim 5.3 \cdot 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1}$的束缚，并且可以应用到下一个银河系超新星，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 10^{- 9} \, {\rm eV}$的更强的束缚$g_{a γγ} \lesssim 2 \cdot 10^{- 13} \, {\rm GeV}^{- 1}$。我们仔细分析所考虑的ALP生产机制，发现它是过度简化到不可接受的程度。通过考虑现实分析所需的最小成分，我们得出结论，以前的结果注定要失败。因此，所有引用上述约束的论文都应适当修改。然而，由于我们不能排除质子中子星发射ALP的可能性，万一银河系中发生核心坍缩超新星爆炸，当时正在活动的$γ$射线卫星任务应该寻找可能来自超新星的光子。
2018-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Supernova 1987A Constraints on Sub-GeV Dark Sectors, Millicharged Particles, the QCD Axion, and an Axion-like Particle
我们考虑了超新星1987 A对小耦合粒子的约束，这些小耦合粒子与标准模型的耦合。我们讨论了一个模型与费米子耦合到一个暗光子，在暗扇区的各种质量关系;毫荷电粒子;暗扇区费米子与非弹性跃迁;强子QCD轴子;和一个类轴子粒子耦合到标准模型费米子与他们的质量成正比的耦合。在费米子的情况下，我们开发了一个新的诊断评估时，这样的粒子被困在大混合角。我们的费米子耦合到暗光子的边界限制了小的耦合和质量<200 MeV，并且对于低费米子质量不去耦。它们排除了不受现有基于加速器和直接检测搜索约束的参数空间。此外，我们的边界是补充建议的实验室搜索亚GeV的暗物质，不约束几个“热”基准模型的目标。对于一个带毫电荷的粒子，我们排除了以电子电荷为单位的10^（-9）到几倍10^（-6）之间的电荷;这排除了比以前的边界更高的毫电荷和质量的参数空间。对于QCD轴子和轴子类粒子，我们应用几个更新的核物理计算，并包括能量依赖的光学深度，以准确地占在大耦合的能量损失。我们排除了质量在0.1到几百eV之间的强子轴子，或者等价地将PQ标度限制在10^4到10^8 GeV的几倍之间，关闭了强子轴子窗口。对于类轴子粒子，我们的边界不利于衰变常数在10^5 GeV的几倍到10^8 GeV的几倍之间。在所有情况下，我们的边界不同于以前的工作超过一个数量级的整个参数空间。我们还提供了估计的系统误差，由于祖的不确定性。
2018-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Supernova bounds on axion-like particles coupled with nucleons and electrons
我们调查的潜力II型超新星（SNe）约束轴子样粒子（ALPs）同时耦合到核子和电子。耦合到核子的ALP可以通过核子-核子韧致辐射在SN核心中有效地产生，并且对于宽范围的参数，使SN不受阻碍，产生大的ALP通量。对于超过1 MeV的质量，这些ALP会衰变成电子-正电子对，产生正电子通量。在银河系SNe的情况下，产生的正电子与银河系中存在的电子的湮灭将有助于511 keV的湮灭线。使用SPI（积分光谱仪）观察这条线，使我们能够排除广泛的轴子-电子耦合，$10^{-19} \lesssim g_{ae} \lesssim 10^{-11}$，为$g_{ap}\sim 10^{-9}$。此外，来自河外SNe的ALP衰变成电子-正电子对将对宇宙X射线背景产生贡献。在这种情况下，我们将ALP-电子耦合限制为$g_{ae} \sim 10^{-20}$。
2021-08-17 astro-ph.HE hep-ph
Observable signatures of enhanced axion emission from protoneutron stars
利用广义相对论一维超新星（SN）模拟方法，研究了质子中子星（PNS）内部π介子诱导反应$π^- + p \rightarrow n + a$引起的轴子辐射增强的可观测特征，重点研究了超新星爆发后的早期演化，预测了前10 s中微子和轴子辐射的时间和光谱特征.π介子作为新的自由度被包含在热的和稠密的物质中。它们的热布居和它们在轴子产生中的作用都被一致地确定为包括由于它们与核子的相互作用而产生的影响。对于广泛的环境条件内遇到的PNS，我们发现，介子诱导的轴子生产占主导地位的核子核子韧致辐射过程。通过不断包括介子的作用，致密物质的状态方程和能量损失，我们的模拟预测强大的可辨别的特征中微子和轴子发射从银河系超新星，可以观察到在地面探测器。对于轴子耦合与当前的界限兼容，我们发现一个显着的抑制与时间的中微子光度在第一个10秒。这表明，从SN 1987 A的中微子信号得出的当前边界可以得到改善，未来的银河系超新星可能会提供更严格的约束。
2021-11-09 astro-ph.HE hep-ph
Axion Echos from the Supernova Graveyard
由天空中的光源引发的轴子暗物质的受激衰变可以沿着视线的延续产生光子通量，指向源的后方。这种所谓的轴子“回波”信号的强度取决于源的整个历史，并且仍然可能来自今天暗淡但过去具有大通量密度的源，例如超新星遗迹（SNRs）。这种回波信号在无线电波段最容易观测到。我们研究了射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）的信噪比，已经观察到的回波信号产生的灵敏度，并表明SKA可以达到$g_{aγγ} \sim \mathcal{O}(10^{-11}) \,\mathrm{GeV}^{-1}$级的轴子质量$m_a \lesssim 10^{-5}\;\mathrm{eV}$的轴子光子耦合。此外，我们还预测了来自旧SNRs和新诞生的超新星的信号的检测范围，这些信号可以在未来被检测到。有趣的是，可观测到的回波信号可能来自旧的“幽灵”SNR，这些SNR在过去非常明亮，但现在太暗了，以至于没有被观测到。
2022-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Uncovering axion-like particles in supernova gamma-ray spectra
未来银河系超新星爆发可通过超轻类轴子粒子在磁场中转化为高能光子产生伽马射线信号，Fermi望远镜可探测该信号并在约2倍因子内重建ALP-光子耦合常数。
2024-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Heavy axion-like particles and MeV decay photons from nearby type Ia supernovae
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一种假设的玻色子，可以与光子耦合。由于许多ALP可以从热而致密的天体物理等离子体中发射出来，因此附近的超新星（SNe）是一个可能的探测器，可以探测它们的性质，包括ALP质量m_a和ALP与光子之间的耦合常数g_{ag}。我计算了ALP排放的Ia型SN（SN Ia）模型与近Ekrasekhar质量。我们发现，如果m_a < 1 MeV，Ia超新星的ALP光度可达~10^43（g_{ag} /10^-10 GeV^-1）^2 erg·s^-1。从SNe发射的重ALP是不稳定的，并衰变为光子。我预测的时间延迟和通量的衰变光子到达地球从附近的超新星Ia。它被发现，衰变光子可能会提供一个约束g_{ag}，这是严格的SN 1987 A的限制，如果一个SN Ia位于1千秒差距或更近，下一代MeV的伽马射线卫星观察它的爆炸后1-10年。
2021-07-21 astro-ph.HE hep-ph
Cross section for supernova axion observation in neutrino water Cherenkov detectors
本文利用自洽连续随机相近似更新计算了轴子-氧截面及退激发分支比，获得了轴子激发氧核产生的总伽马谱，并据此重新评估了Kamiokande-II对SN 1987A轴子的可探测性。
2024-01-03 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Observing Axion Emission from Supernova with Collider Detectors
我们考虑在未来观察附近超新星（SN）的轴子发射的可能性，这可以通过SN前警报系统提前知道，通过对撞机探测器，如LHC探测器（即，ATLAS和CMS）和ILC检测器（即，ILD和SiD）。在探测器内的强磁场作用下，来自SN的轴子可以被转换为光子，并被电磁量能器探测到。我们估计的信号和背景事件的数量，由于附近的SN和信号的数量可能是相当大的。如果在SN时停止射束并且将检测器操作切换到用于SN轴子搜索的操作，则可以观察到来自附近SN的轴子发射。
2022-04-25 hep-ph
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Are Bulk Axions in Models with Extra, Large, Compact Dimensions Observable?
在模型中，大量的轴子在一些额外的、紧凑的维度中移动，这些维度大于O（埃），KK模式的高度简并性强烈地收紧了轴子光子耦合的超新星上限，使得轴子实际上是不可观测的。相反，直接或间接地发现轴子将排除这种模型。这些激烈的结论是避免如果超新星和从太阳轴子搜索范围放宽。
2004-06-22 hep-ph
The Impact of Axion-Like Particles on Late Stellar Evolution From Intermediate-Mass Stars to core-collapse Supernova Progenitors
本研究通过构建不同ALP耦合强度的太阳初始组成恒星模型，发现ALP热产生会抬升碳、氖非中心点火临界质量，解释了CCSN前身星年龄与质量约束的差异。
2025-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Getting the most on supernova axions
本文研究了超新星核心发射的强相互作用类轴子粒子（ALPs），扩展了自由流动和被困ALPs的界限，并基于Kamiokande-II探测器的观测排除了特定质量和耦合参数，特别是标准QCD轴子模型中质量大于0.01 eV的值，从而排除了宇宙学调查探测热暗物质QCD轴子特征的可能性。
2024-01-03 astro-ph.HE hep-ph
Long-term neutrino emission from a core-collapse supernova with axion-photon coupling
National Institute of Technology, Numazu College（国立技术大学沼津学院）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
研究核心塌缩超新星中轴子-光子耦合对长期中微子辐射的影响，发现轴子冷却效应在晚期显现，中微子事件数估计表明未来可能通过长期中微子信号探测轴子。
2025-09-07 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting Supernova 1987A Limits on Axion-Like-Particles
使用最近的超新星模型，我重新审视超新星1987年的标量/赝标量类轴粒子（ALP）的约束。根据中微子探测结果，核反弹后ALP的光度必须为$\lesssim 5\times10^{52} \,\mathrm{erg}/s$，这个界限限制了ALP的耦合。与所有耦合都是$\sim 1/f_a$的QCD轴子模型相反，最近的研究表明，一个射子/介子与光子和核子的耦合强度可能大不相同。这一事实已经提出了建立每个耦合独立的限制的需要。考虑到总体积发射，更新了通过双核子耦合的核子-核子韧致辐射和通过双光子耦合的Primakoff过程的ALP发射的边界。我发现从Primakoff过程的双光子耦合的界限不同于以前的界限的数量级。通过体发射研究，$m_a\gtrsim10\,\mathrm{MeV}$的捕获机制也得到了缓解，这需要通过未来的实验来探索。
2018-08-30 hep-ph
Nucleon Spin Fluctuations and the Supernova Emission of Neutrinos and Axions
在超新星核心的高温致密介质中，核子自旋的波动非常快，轴矢量中微子不透明度和轴子发射率预计将被显著修改。SN~ 1987 A不排除带有$m_a\alt10^{-2}\,{\rm eV}$的轴子。中微子-核子（$νN$）碰撞中能量的大量转移是可能的，这可能会改变相对于在中微子层附近假设能量守恒的$νN$碰撞的计算的SN中微子的光谱。
1996-02-28 astro-ph hep-ph nucl-th
Progenitor Dependence of Neutrino-driven Supernova Explosions with the Aid of Heavy Axion-like Particles
研究利用重轴子类粒子增强中微子驱动超新星爆发，发现ALP质量影响冲击波重启及爆炸成功率。
2025-12-04 astro-ph.HE hep-ph
How invisible can QCD axions be? From Supernova emission to Cherenkov signals
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；Dipartimento di Matematica e Fisica, Università Roma Tre（罗马三大学数学与物理系）；Centro de Astrofísica y Física de Altas Energías (CAPA), University of Zaragoza（萨拉戈萨大学天体物理学与高能物理中心）；Department of Chemistry and Physics, Barry University（巴里大学化学与物理系）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Università di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文系）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究最大程度隐形的QCD轴子，先分析其在超新星中的产生，推导冷却约束并计算发射光谱，再探讨在切伦科夫探测器中的探测前景，目的是建立QCD轴子可探测性下限。
2026-07-15 astro-ph.CO hep-ph
An axion constraint from the diffuse supernova neutrino background indicated by Super-Kamiokande
Keio University（庆应义塾大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Department of Astronomy, The University of Tokyo（东京大学天文学系）；Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心）；Kavli IPMU (WPI), The University of Tokyo（东京大学加瓦利宇宙起源研究前沿中心）；National Institute of Technology (KOSEN), Numazu College（静冈县立沼津工业高等专门学校）
本研究利用超级神冈探测器指示的弥散超新星中微子背景，通过中微子辐射流体动力学模拟，得到轴子-质子耦合常数的1σ上限，该约束不依赖单个超新星性质，可用于其他相关弱相互作用粒子研究。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-sourced fireballs from supernovae
该研究指出超新星中ALP衰变光子可形成火球而规避SMM的γ射线限制，但PVO对亚MeV光子的未观测结果再次排除该参数窗口。
2023-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Axion emission from strange matter in core-collapse SNe
本研究基于SN 1987A中微子暴持续时间约束，首次定量分析超新星内奇异物质的轴子发射，纳入完整重子与介子八重态计算发射率，得到轴子-奇异夸克耦合的首个约束及轴子-下夸克-奇异夸克耦合的最强约束。
2024-09-18 astro-ph.HE hep-ph
Supernova limits on 'QCD axion-like particles'
本研究探讨了与夸克胶子耦合的QCD类轴子粒子的现象学，结合超新星相关论证，对质量大于约1MeV的类轴子的核子耦合参数空间给出了更严格的限制，填补了此前该区域的约束空白。
2024-08-19 astro-ph.HE hep-ph
Photon-axion conversion as a mechanism for supernova dimming: Limits from CMB spectral distortion
星系际磁场引起的轴子-光子转换已经被提出来解释遥远的Ia型超新星在没有宇宙加速的情况下变暗。该效应取决于星系际电子密度$n_e$以及$B$ -场强度和畴大小。我们表明，对于$n_e\alt 10^{-9} {\rm cm}^{-3}$，同样的机制会导致过度的宇宙微波背景（CMB）的光谱失真。这个小的- $n_e$参数区域被以前基于类星体（QSO）光谱色散的最严格的约束所开放。CMB和类星体极限的结合表明，光子-轴子转换机制只能对Ia超新星的变暗起次主导作用。需要对受光子-轴子振荡影响的所有可观测量进行综合分析，以最终判定该模型的可行性。
2005-07-01 astro-ph hep-ph
Revisiting the SN1987A gamma-ray limit on ultralight axion-like particles
我们从超新星SN 1987 A的超轻类轴子粒子（ALP）的耦合光子的约束进行了修订。在核心坍缩的超新星中，ALP将通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为伽马射线。在SMM卫星的GRS仪器中缺乏伽马射线信号，与SN 1987 A发射的中微子的观测一致，因此提供了它们与光子耦合的强约束。由于与电流约束相关的大的不确定性，我们修改了这一论点，基于最先进的物理输入的超新星模型和牛奶路磁场。此外，我们提供了重大的修订，如一致的治疗核子简并效应和减少的核质量在热和稠密的核介质的超新星。通过这些改进，我们得到了一个新的光子-ALP耦合上限：当m_a < 4.4 x 10 ^{-10} eV时，g_{aγ} < 5.3 x 10^{-12} GeV^{-1}，并且我们还给出了它在较大ALP质量下的依赖关系。此外，我们还讨论了在不久的将来，如果一颗足够近的超新星爆炸，费米-LAT卫星实验可以在多大程度上改善这个界限。
2015-01-12 astro-ph.HE hep-ph
Refined Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
本研究通过分析低能超新星中四种产生通道，首次考虑半康普顿散射，对轻子味破坏轴子给出更严格的质量约束，尤其对高于约110 MeV的轴子参数空间限制最强。
2025-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
