QCD 轴子的间接探测

QCD 轴子最初提出是为了解决 QCD 中的强 CP 问题，是暗能量（DM）的热门候选之一。在存在强磁场的情况下，例如围绕中子星的磁场，轴子可理论上转换为光子，从而产生可检测的电磁信号。这种轴子-光子耦合为探测特定质量范围内轴子提供了独特的实验途径。我们研究了一种新颖的观察方法，使用 Green Bank 望远镜（GBT）搜索可能源于中子星与称为轴子小簇的稠密 DM 簇相互作用的射电瞬时信号。通过使用 VErsatile GBT Astronomical Spectrometer（VEGAS）和 X 频段接收机（8 到 10 GHz）观测 Andromeda 的核心，我们实现了对质量范围为 $(33 - 42)\,\mu$eV 的轴子的灵敏度，其质量分辨率为 $3.8 \times 10^{-4}\,\mu$eV。我们详细描述了为捕获轴子-光子转换的瞬时信号而开发的观察和分析策略，实现了每个谱线通道的仪器灵敏度为 $2\,$mJy。尽管我们的灵敏度阈值，但未识别出超过 $5\sigma$ 级别的候选信号。未来的实施将扩展此搜索到其他谱段并细化所涉及过程的建模，从而加强对轴子 DM 模型的约束。