超轻轴子的引力探针

轴子是一种假想的、动机充分的暗物质粒子，其存在将解释强相互作用中电荷-宇称违背的缺失。除这一原始动机外，质量在$10^{-33}\,{\rm eV}\lesssim m_{\rm a}\lesssim 10^{-10}\,{\rm eV}$的超轻轴子(ULAs)“轴子宇宙”亦由弦论涌现。依质量不同，此类ULA可贡献暗物质密度，或表现为暗能量。在这些质量下，ULAs的经典波状性质在天文尺度上显现，有望缓解$\Lambda$CDM范式在本地群尺度上的观测张力。ULAs还在小尺度上提供如结构抑制、干涉图样与孤子等的特征，以区别于更重暗物质候选者。通过其引力印记，当前允许参数空间中的ULAs为未来十年提供了大量可瞄准的观测检验，改变微波背景各向异性、星系成团、类星体视线方向上中性氢的莱曼-$\alpha$吸收、脉冲星计时以及黑洞质量谱的标准预言。