天空中的 Pi：具有极轻 QCD 轴子的中子星

我们对轴子凝聚的中子星进行了全面研究，这些中子星产生于与量子色动力学（QCD）耦合的极轻轴子模型中。这些轴子解决了强电荷共轭宇称（CP）问题，但其质量平方比 QCD 产生的质量平方轻 $\varepsilon<1$ 倍。在致密物质内部，轴子势发生改变，中子星中的大部分物质处于轴子凝聚相，其中强 CP 参数 $\theta =\pi$ 且 CP 保持为良好的对称性。在这些区域中，原子核的质量与相互作用被改变，进而改变了中子星的状态方程（EOS）、结构和现象学。我们在手征有效场论框架内迈出了研究 $\theta =\pi$ 时中子星物质 EOS 的第一步，并使用相对论平均场理论推导出核物质与中子星低密度 EOS 的相应变化。基于对吸积中子星热弛豫、孤立中子星冷却和脉冲星自转频率突变的观测，我们推导了对极轻轴子参数空间的约束，排除了对于 $m_a \gtrsim 2\times 10^{-9}\,{\rm eV}$ 范围内 $5 \times 10^{-7} \lesssim \varepsilon \lesssim 0.2$ 的区域。我们评论了中子星质量-半径关系的潜在变化，并讨论了存在 $\theta =\pi$ 的新型核密度致密天体的可能性，这些天体不是由引力而是由轴子势稳定的。