地球上引力俘获的轴子
宇宙学与河外天体物理
2019-08-29 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们主张一种在地球上产生轴子的全新机制，正如 Fischer 等人（2018）和 Liang 与 Zhitnitsky（2018）近期所提出的。我们特别关注地球内部产生低速度轴子，使其能被引力场俘获。我们的计算基于所谓的轴子夸克块（Axion Quark Nugget, AQN）暗物质模型，该模型最初为解释暗与可见宇宙物质密度相似性而提出。在模型中这与轴子质量 m_a 或初始错位角 θ_0 无关地发生。当 AQN 撞击地球时，反物质 AQN 与可见物质的湮灭不可避免地产生轴子。速度低于逃逸速度的轴子发射率相对于总发射极其微小，但这些轴子会在地球 45 亿年寿命内累积，极大增强发现潜力。我们利用真实建模的入射 AQN 速度和质量分布进行数值模拟，并探究 AQN 穿越地球内部时如何相互作用。我们据此估计地球表面的轴子通量、俘获轴子的速度谱特征、AQN 的典型湮灭模式，以及地球周围轴子晕的密度分布。了解这些性质对于利用 CAST、ADMX、MADMAX、CULTASK、ORPHEUS、ARIADNE、CASPEr、ABRACADABRA、QUAX、DM Radio 预言俘获轴子的可观测性是必要的。
引用
@article{arxiv.1905.00022,
title = {Gravitationally trapped axions on Earth},
author = {Kyle Lawson and Xunyu Liang and Alexander Mead and Md Shahriar Rahim Siddiqui and Ludovic Van Waerbeke and Ariel Zhitnitsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.00022},
year = {2019}
}
备注
22 pages, 8 figures, accepted by Physical Review D