轴子诱导的电子振荡电偶极矩

宇宙轴子通过电磁反常，会诱导电子产生频率为 $m_a$、强度约 (few)×10^{-32} e-cm 的振荡电偶极矩，该强度比核子高两个数量级，且距当前标准模型常数极限仅几个数量级。我们通过宇宙轴子经电磁反常与电子的相互作用，详尽研究了此现象，特别强调轴子的解耦极限 $\partial_t a(t)\propto m_a \rightarrow 0$。分析十分微妙，我们发现作用量的一般形式涉及一个局域接触相互作用和一个非局域贡献，类似于 QED 中的“横电流”，其强制实现解耦极限。我们在 Pauli-Schroedinger 非相对论形式体系中，以及在适用于“重电子”($m_e>>m_a$) 的 Georgi 重夸克形式体系中，仔细推导了有效作用量。我们计算了沉浸于宇宙轴子场中的自由电子、磁体与电流所发射的电偶极辐射，并讨论了可能产生可探测信号的实验构型。