脉冲星极冠级联中产生轴子的新约束

在 neutron star 磁层中，当周围等离子体无法有效屏蔽感应电场时，轴子可在局部区域大量产生。当这些轴子从 neutron star 流出时，可共振跃迁为光子，为 neutron star 的本征射电通量贡献大量宽带成分。本工作中，我们发展了一个全面的端到端框架来建模这一过程，从轴子的初始产生到射电光子的最终探测，并利用对 27 颗邻近脉冲星的观测推导轴子-光子耦合 $g_{a\gamma\gamma}$ 的约束。我们通过比较 2.5 维粒子网格（particle-in-cell）模拟的预测与半解析模型导出的预测，研究了源轴子谱的建模不确定性；这些结果表现出显著的一致性，导致对轴子-光子耦合的约束通常相差不超过约 $\sim 2$ 倍。本文给出的限制对于轴子质量 $10^{-8} \, {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 10^{-5} \, {\rm eV}$ 是迄今最强的，并且关键地不依赖于轴子是暗物质的假设。