来自 CMB 双折射的类轴子暗物质约束

类轴子粒子是由 Peccei-Quinn 机制驱动的暗物质候选者，也出现在有效场论中，其质量与光子耦合相互独立。我们估算了在具有标准 $g_{a\gamma}\,a\,F_{\mu\nu}\tilde F^{\mu\nu}/4$ 光子耦合的振荡类轴子粒子（ALPs）背景中圆偏振光子的色散。这导致由 ALP 暗物质引起的双折射或线偏振旋转。宇宙微波背景（CMB）双折射极限 $\Delta \alpha \lesssim (1.0)^\circ$ 使我们能够约束轴子-光子耦合 $g_{a\gamma} \lesssim 10^{-17}-10^{-12}\,{\rm GeV}^{-1}$，对应超轻 ALP 质量 $m_a \sim 10^{-27} - 10^{-24}$ eV。这比先前的轴子-光子耦合极限改善了多达四个数量级。未来的 CMB 观测可进一步收紧一至两个数量级的极限。