由轴子类粒子暗物质与暗光子驱动的晚期磁生成

我们提出一种在 $e^+e^-$ 湮灭之后产生原初磁场的机制。该机制涉及构成暗物质的超轻轴子类粒子（ALP），以及为绕过宇宙等离子体电导率所设障碍而引入的暗 $U(1)_X$ 规范玻色子。在我们的方案中，相干振荡的 ALP 放大暗光子场，部分被放大的暗光子场通过 ALP 诱导的磁混合同时转换为普通磁场。对于相关的 ALP 质量范围 $10^{-21} {\rm eV}\lesssim m_\phi\lesssim 10^{-17}{\rm eV}$，我们的机制可产生 $B\sim 10^{-24} \,{\rm G} \,(m_\phi/10^{-17} {\rm eV})^{5/4}$ 的磁场，相干长度 $\lambda \sim (m_\phi/10^{-17} {\rm eV})^{-1/2}$ kpc，足以作为星系磁场的种子。该机制还预言暗 $U(1)_X$ 电磁场 $E_X \sim B_X\sim 80\,{\rm nG}\, (m_\phi/10^{-17}{\rm eV})^{-1/4}$，其可通过诱导 ALP、普通光子和暗光子态之间的混合导致有趣的天体物理/宇宙学现象。