探测水Cherenkov实验中的一般性轴子-核子相互作用

我们考虑与来自超新星爆炸SN 1987A的轴子流相符的轴子flux。利用以轴子为修正的奇异性扰动理论（Chiral Perturbation Theory），我们计算了$a + N \to N + \gamma$以及$a + N \to N + \pi^0$的能谱，其中$N$表示水罐中核子，如计划中的Hyper-Kamiokande中子探测设施。我们的计算假设最一般的轴子-夸克相互作用，耦合强度仅受实验数据约束，或来自特定理论情景约束。我们发现，即便针对轴子-核子相互作用最弱的QCD轴子，其在核子相互作用产生的预期Cherenkov光谱也可能以可检测的方式被修改。此外，针对$N + \pi^0$最终态的可探测性显然更为有前景，因为其能谱峰值约高一个数量级，且能量是$N + \gamma$对应能量的两倍。鉴于探测到来自超新星事件时，同时探测到中子与假设轴子burst的稀有性，我们强调识别能够增强此类信号的额外机制的重要性。