基于 obscured magnetars 的轴子穿墙实验约束

轴子或类轴子粒子（ALPs）与光子的耦合可能导致光子通过振荡为 ALPs 而逃离光学不透明区域。这一现象可视为穿墙光（Light Shining through Wall, LSW）情形。虽然此前该 LSW 技术已在受控实验室环境中用于约束 ALP-光子耦合（$g_{a\gamma}$），我们指出其亦可应用于天体物理环境。我们发现，尤其是 obscured magnetars（被遮挡磁星）是此用途的极佳候选体。磁星发射的光子有一部分可能在磁星邻近区域转化为 ALPs，穿过巨大的吸收柱密度，并由于星际磁场而转化回光子。将观测流量与磁星的内禀流量估计值比较，我们可约束该过程的贡献，从而约束 $g_{a\gamma}$。我们仔细考虑了磁星附近共振转化以及星际介质中 ALP-光子振荡的效应。以合适的磁星候选体 PSR J1622-4950 为例，我们发现对于低质量轴子（$m_a \lesssim 10^{-12}$ eV），ALP-光子耦合可被约束在 $g_{a\gamma} \lesssim (10^{-10} - 10^{-11})$ GeV$^{-1}$。我们的研究揭示了利用 obscured magnetars 的 LSW 技术探测和约束 ALP-光子耦合此前未被认识的潜力。