三维介质与天体物理等离子体中的轴子-光子转换

随着轴子如今成为暗物质的主要候选者，理解其间接天体物理信号至关重要。其中的关键在于磁化天体物理等离子体中由轴子产生光子。尽管一维轴子-光子混合的简单公式在几十年前已被勾勒，但近来对任意三维等离子体中该过程的稳健计算重新引发了兴趣。这些计算对于理解中子星中轴子暗物质转换产生的射电信号至关重要，后者可能借助当前望远镜或未来探测（例如 SKA）实现轴子暗物质的间接探测。本文中，我们推导了磁化等离子体中的相关输运方程。这些方程描述了任意三维介质中由于轴子到光子的共振转换所引起的光子的产生与传播。它们还完整纳入了光子的折射，并且我们未发现所猜想的退相现象的证据。我们的结果摆脱了困扰先前计算的发散问题，并且我们的动理学描述在射线追踪与产生机制之间提供了直接联系。这些结果标志着在解决近年来关于轴子间接搜寻的主要开放问题之一——即如何计算任意三维等离子体中轴子到光子的产生率——方面迈出了重要一步。