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利用九个定位快速射电暴得到的光子质量联合限制

高能天体物理现象 2021-01-13 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

光子非零质量假说会产生频率相关的光的色散,导致来自给定暂现源的不同频率光子到达时间存在差异。河外快速射电暴(FRBs)具有低频辐射、短时标和长传播距离的特点,是限制光子静质量 mγm_{\gamma} 的优良天体物理探针。然而,由于等离子体色散与非零光子质量效应预期的相似频率依赖性,推导 mγm_{\gamma} 的限制变得复杂。若可获得少量FRB的红移测量,等离子体与时延量(DM)中光子质量贡献的不同红移依赖性或许能够打破检验光子质量时的色散简并。目前,已有九个具有红移测量的FRB被报道,可使该想法成为现实。考虑到等离子体与可能的光子质量两者的DM贡献,我们利用这九个FRB的数据推导出了联合限制 mγ7.1×1051  kgm_{\gamma}\leq7.1\times10^{-51}\;{\rm kg},或等价地 mγ4.0×1015  eV/c2m_{\gamma}\leq4.0\times10^{-15}\; {\rm eV}/c^{2}(68%置信水平),该结果本质上与先前单个FRB所得限制相当或代表了7倍的改进。此外,我们的分析可同时合理估计来自宿主星系的DM贡献 DMhost\rm DM_{host}。定位FRB的快速进展将进一步收紧对 mγm_{\gamma}DMhost\rm DM_{host} 两者的约束。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.09680,
  title  = {Combined Limit on the Photon Mass with Nine Localized Fast Radio Bursts},
  author = {Jun-Jie Wei and Xue-Feng Wu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.09680},
  year   = {2021}
}

备注

11 pages, 3 figures, 1 table. Accepted for publication in RAA