搜索来自大气层 kaon 衰变中的轴子
Searching for Axions from Atmospheric Kaon Decays
- Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
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AI总结：
本研究利用大气层中宇宙射线产生的稀有 kaon 衰变来产生轴子，并通过超级神冈和冰立方探测器数据，对轴子衰变常数在质量高达 350 MeV 范围内给出了新的约束，与现有界限互补。
AI中文摘要：
宇宙射线在地球大气层中的相互作用产生大量的次级介子，为寻找新物理提供了一个天然的实验室。我们研究了通过稀有 kaon 衰变 $K^{+}\rightarrow\pi^{+}a$ 产生的大气轴子。如果这些轴子具有足够长的寿命，它们可以到达大型地下探测器，如超级神冈探测器和冰立方探测器，并通过双光子通道 $a\rightarrow\gamma\gamma$ 衰变。利用超级神冈探测器和冰立方探测器的数据，我们推导出轴子衰变常数 $f_a$ 在质量高达 $m_a\sim 350~\mathrm{MeV}$ 范围内的约束。我们证明，大气 kaon 衰变为探索轴子参数空间提供了一种新颖的手段，所得的约束与现有界限互补。
英文摘要：
Cosmic-ray interactions in the Earth's atmosphere produce copious secondary mesons, providing a natural laboratory for searches for new physics. We investigate the atmospheric production of axions through the rare kaon decay $K^{+}\rightarrowπ^{+}a$. If sufficiently long-lived, these axions can reach large underground detectors such as Super-Kamiokande and IceCube and decay through the diphoton channel, $a\rightarrowγγ$. Using data from Super-Kamiokande and IceCube, we derive constraints on the axion decay constant $f_a$ for masses up to $m_a\sim 350~\mathrm{MeV}$. We demonstrate that atmospheric kaon decays provide a novel probe of axion parameter space, yielding constraints complementary to existing bounds.
