类轴子粒子对甚高能天体物理学的重要性

标准模型的几种扩展预测了类轴子粒子（ALPs）的存在，这是一种具有双光子耦合的极轻自旋零玻色子。ALPs 可能在甚高能天体物理学中产生可观测效应。由于光束光子与光学和红外波段背景光子散射产生 e+e- 对，在大约 100 GeV 以上，可观测宇宙的视界随着能量增加而逐渐缩小。在存在大尺度磁场的情况下，耀变体发射的光子在传向我们的途中可以振荡为 ALPs，并在到达地球之前再振荡回光子。由于 ALPs 不与背景光子相互作用，光束光子的有效平均自由程增加，从而提高了光子存活概率。虽然吸收概率随能量增加，但光子 -ALP 振荡与能量无关，因此与标准预期相比，存活概率随能量增加。我们对这一效应进行了系统分析，解释了当前来自耀变体的甚高能光子数据。我们的预测可以通过目前运行的切伦科夫望远镜（如 H.E.S.S.、MAGIC、VERITAS 和 CANGAROO III）以及 ARGO-YBJ 和 MILAGRO 等探测器，以及计划中的切伦科夫望远镜阵列和 HAWC 射线天文台进行检验。具有产生上述效应的适当属性的 ALPs 有可能被 FERMILAB 的 GammeV 实验发现，并肯定会被 DESY 计划的 photon regeneration 实验 ALPS 发现。