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利用 XENONnT 电子反冲数据直接探测太阳变色龙粒子

高能物理 - 唯象学 2026-05-29 v2 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 实验

摘要

结合近期在变色龙粒子产生建模方面的进展以及新的 XENONnT 数据,我们重新评估了直接探测太阳变色龙粒子的前景。我们表明,电子和离子电场中的 Primakoff 产生贡献主导了电子反冲事件率,与仅基于tachocline中磁转换的早期估计相比有所增强。我们论证了该信号由有效耦合 βeffβγMe4\beta_{\text{eff}} \equiv \beta_{\gamma}M_e^{-4} 控制,该耦合编码了产生与探测的综合效应,其中 βγ\beta_{\gamma}MeM_e 分别为变色龙-光子(共形)耦合与变色龙-电子形变耦合能标。将变色龙势能的高度设定为暗能量(DE)尺度 Λ2.4meV\Lambda \simeq 2.4\,{\text{meV}},我们表明 XENONnT 电子反冲数据设定了上限 log10βeff<6.9\log_{10}\beta_{\text{eff}}<-6.9。该极限与共形物质耦合 βm\beta_m 和指数 nn 无关,适用于整个逆幂律变色龙类别,远超通常研究的 n=1n=1 情形。我们讨论了未来的多目标实验与低阈值分析如何将太阳变色龙与其他轻(赝)标量粒子(如轴子)区分开来。我们的工作表明,现有的暗物质直接探测实验可以探测与屏蔽暗能量模型相关的参数空间,在不增加实验成本的情况下提供对天体物理与第五力搜索的互补检验。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.01655,
  title  = {Direct detection of solar chameleons with electron recoil data from XENONnT},
  author = {Guan-Wen Yuan and Anne-Christine Davis and Maurizio Giannotti and Sunny Vagnozzi and Luca Visinelli and Julia K. Vogel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.01655},
  year   = {2026}
}

备注

23 pages, 8 figures. v2: additional references added, very minor changes to code and figures. Version accepted for publication in PRD. Code available at https://github.com/yuanguanwen/Chameleon_Detection