利用脉冲星计时阵列约束超轻暗物质引起的基元常数变化

脉冲星计时阵列（PTAs）是频率带$\text{nHz} \lesssim f \lesssim \mu\text{Hz}$内极其灵敏的探测器。质量范围$10^{-23}\,\text{eV} \lesssim m_\phi \lesssim 10^{-20}\,\text{eV}$内的超轻暗物质（ULDM）是一类已知会在此频率窗口产生信号的暗物质模型。尽管ULDM的纯引力特征先前已被研究，本文我们考虑PTAs中在ULDM与寻常物质存在直接耦合时出现的两种信号。这些耦合引起基元常数（即粒子质量与耦合常数）的变化。这些变化可改变脉冲星的转动惯量，通过角动量守恒引发脉冲星自转涨落，或由于参考时钟偏移引起表观计时残差。通过使用模拟当前PTA数据集的假数据，我们表明对于与电子、缪子或胶子耦合的ULDM，PTA实验优于扭摆与原子钟约束。对于与夸克或光子耦合的情形，我们发现PTA与原子钟设定了相近的约束。此外，我们讨论了未来PTA如何进一步改进这些约束，并详述了这些信号相对于先前研究的ULDM对PTA影响的独特性质。