衰变类轴子粒子的宇宙学约束：一项全局分析

已知衰变为光子的类轴子粒子（ALPs）会影响广泛的 astrophysical 与宇宙学观测量。在本研究中，我们关注质量在 keV–MeV 范围、寿命在 $10^4$ 到 $10^{13}$ 秒之间的 ALPs，对应于从大爆炸核合成结束到宇宙微波背景（CMB）形成期间的衰变。利用全局拟合框架 GAMBIT 的 CosmoBit 模块，我们结合了最先进的不可约 ALP 冻结注入丰度计算、原初元素丰度（包括通过 ALP 衰变的核光致分裂）、CMB 谱畸变与各向异性，以及来自超新星和恒星冷却的约束。该方法首次使得在变化 $\Lambda$CDM 参数及若干干扰参数的同时，对 ALP 参数空间进行全局分析成为可能。我们发现 ALP 质量的下界约为 $m_a > 300\,\text{keV}$，只有当 ALPs 在宇宙学时间尺度上稳定时才能规避此界。未来用类 PIXIE 任务对 CMB 谱畸变的观测预计将此界限提高两个数量级。