类轴子粒子在星系团光子上的诱导偏振效应
高能天体物理现象
2023-05-18 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
粒子物理标准模型的许多扩展，特别是超弦与超膜理论，预言了类轴子粒子（ALPs）的存在。ALPs 非常难以探测、极轻，且主要与光子相互作用。在外部磁场存在时会出现两种效应：(i) 光子-ALP 振荡与 (ii) 光子偏振态的改变。天体物理环境因光子-ALP 相互作用在天空产生的各种效应，成为获取 ALP 存在的间接证据的最佳机会。迄今为止，人们极大关注光子-ALP 振荡，因为它们在甚高能下改变了所穿越介质的透明度，使得遥远源的最终能谱呈现出流量超出和特征性的振荡行为。迄今已发现两条 ALP 存在的线索。但光子偏振的修正所受关注较少。本文在 X 射线与高能（HE）波段研究该问题。具体而言，我们分析了在英仙座和后发座两个星系团中心区域产生的光子，由光子-ALP 相互作用诱导的光子线偏振度与偏振角。我们发现两个所考虑波段均显著偏离传统物理。我们得出结论，ALP 诱导的偏振效应更有可能在 HE 波段由已批准发射的 COSI 以及提出的 e-ASTROGAM 和 AMEGO 等任务探测到。尽管如此，X 射线波段中可能的 ALP 诱导光子偏振效应也可由 IXPE（已运行）以及提出的 eXTP、XL-Calibur、NGXP 和 XPP 探测到。
引用
@article{arxiv.2202.12286,
title = {ALP induced polarization effects on photons from galaxy clusters},
author = {Giorgio Galanti and Marco Roncadelli and Fabrizio Tavecchio and Enrico Costa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.12286},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 12 figures, This version matches the published paper: Phys. Rev. D 107, 103007 (2023)