重访 SN1987A 对超轻类轴子粒子的伽马射线限制
高能天体物理现象
2015-02-09 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们修订了来自超新星 SN1987A 的对超轻类轴子粒子（ALPs）与光子耦合的限制。在核心坍缩超新星中，ALPs 将通过 Primakoff 过程发射，并最终在银河系磁场中转换为伽马射线。SMM 卫星的 GRS 仪器在与观测到来自 SN1987A 的中微子相符的时间内缺乏伽马射线信号，因此对其与光子的耦合提供了强有力的限制。由于当前限制存在较大的不确定性，我们基于超新星模型和银河系磁场的最新物理输入修订了这一论证。此外，我们提供了重大修正，例如对核子简并效应的一致处理，以及对超新星高温高密度核介质中核质量减小的处理。通过这些改进，我们获得了光子 -ALP 耦合的新上限：对于 m_a < 4.4 x 10^{-10} eV，g_{a\gamma} < 5.3 x 10^{-12} GeV^{-1}，并给出了其在更大 ALP 质量下的依赖性。此外，我们还讨论了如果不久的将来有足够近的超新星爆发，Fermi-LAT 卫星实验能在多大程度上改进这一限制。
引用
@article{arxiv.1410.3747,
title = {Revisiting the SN1987A gamma-ray limit on ultralight axion-like particles},
author = {Alexandre Payez and Carmelo Evoli and Tobias Fischer and Maurizio Giannotti and Alessandro Mirizzi and Andreas Ringwald},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.3747},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in JCAP (December 22nd, 2014)