利用CMB和射电观测通过宇宙方差消除检测类太阳能粒子

类太阳能粒子(ALP)及类太阳能粒子自然出现于标准模型的多个扩展中，是众所周知的暗物质候选者。在galaxy cluster的磁场存在下，CMB光子可转化为ALP，其转化效率由cluster电子密度和磁场轮廓、光子-ALP耦合强度($g_{a\gamma}$)以及光子在cluster红移处的频率($\nu$)决定。CMB黑体谱表明，这种共振转化也发生在射电波长处，遵循ALP失真信号的谱行为。这为利用宇宙方差消除(CVC)搜索ALP提供了新窗口，即使用CMB光子-ALP共振转化的多频率探测器。对于Simons Observatory(SO)和Square Kilometre Array(SKA)的不同组合，利用CVC可显著改善对ALP信号比率的约束，相较于仅使用两种实验的自谱谱。随着SO和SKA将观测的大量galaxy cluster，我们将能够获得更多信息，尤其是对于更强信号的低质量ALP。对于基于至今红移$z = 1$的galaxy cluster的自谱谱进行归一化比率参数推断，我们获得的标准偏差为$5.9 \times 10^{-2}$（当ALP质量$m_a = 10^{-14}$ eV时），而使用CVC后改进为$1 \times 10^{-2}$。该方法为利用其谱依赖性质探测ALP失真信号提供了通用方法，也可排除基于其频率行为在不同波段中检测ALP信号的假阳性结果。