重新审视 DFSZ 轴子耦合

在众多可能性中，太阳轴子被提出用于解释 Xenon1T 合作组观测到的电子反冲事件超出，尽管它与天体物理观测存在张力。轴子与光子的耦合 $g_{a\gamma}$ 以及与电子的耦合 $g_{ae}$ 起着重要作用。这些耦合与费米子的 Peccei-Quinn (PQ) 电荷 $X_f$ 相关。在大多数计算中，$g_{a\gamma}$ 通过归一化到电磁反常因子 $E = TrX_f Q^2_f N_c$（$N_c$ 对夸克和带电轻子分别为 3 和 1）与 QCD 反常因子 $N = TrX_q T(q)$（$T(q)$ 为夸克的 $SU(3)_c$ 指标）之比得到。计算中使用的破缺 PQ 对称性生成元似乎没有提取出轴子中被 $Z$ 玻色子“吃掉”的破缺生成元分量。然而，在 DFSZ 模型中，使用轴子的物理分量或反常因子之比应得到相同的 $g_{a\gamma}$ 结果。当超越标准 DFSZ 模型时，例如变体 DFSZ 模型，其中更多希格斯双重态和费米子具有不同 PQ 电荷，人们可能怀疑结果是否不同。我们表明，两种方法如预期得到相同结果，但轴子与夸克和轻子的耦合 $g_{af}$（此处 f 表示 SM 中某一费米子）在物理轴子基下计算更为方便。结果依赖于真空期望值的大小，导致超越标准 DFSZ 轴子中 $g_{af}$ 的参数空间更宽。我们还明确展示了在变体 DFSZ 模型中，当多于一个希格斯双重态在树能级耦合到上型和下型费米子扇区时，如何保持味守恒的 $g_{af}$ 耦合，以及味破坏耦合如何产生。