NuSTAR 作为轴丝探测器：探索轴子-核子与轴子-电子耦合

我们利用太阳 X 射线观测来探索轴子与类轴子粒子。这些粒子可以通过将热光子在太阳内部转化，或通过涉及轴子-电子和轴子-核子相互作用的过程产生。随后，这些轴子可以在太阳大气层的磁场中重新转化为光子，从而在 X 射线能量范围内产生信号。本文利用 2020 年太阳最小期间的核光谱天文台阵列 (NuSTAR) 的 X 射线观测数据，推导出新的轴子限制。在轴子产生成主由电子或核子耦合主导的范畴中，我们获得了轴子耦合乘积约 $g_{ae}\cdot g_{a\gamma}\lesssim 1.1\times10^{-24}\,\rm GeV^{-1}$ 和 $g_{aN}^{\rm eff}\cdot g_{a\gamma}\lesssim 2.3\times 10^{-19}\,\rm GeV^{-1}$ 的限制，置信度为 95%，轴子质量 $m_a\lesssim10^{-6}\,\rm eV$。这些约束显著改善了当前基于地面的实验限制，确立了太阳 X 射线观测作为强大且稳健的轴子搜索方法。