作为银河系超新星轴子探测器的 Fermi 大面积望远镜

在银河系核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALPs）可以通过 Primakoff 过程发射，并最终在银河系磁场中转化为 $\gamma$ 射线。基于数据驱动的灵敏度估计，我们发现，对于在银河系内爆发的 SN，Fermi 大面积望远镜（LAT）将能够探测低至 $g_{a\gamma} \simeq 2 \times 10^{-13}\,$GeV$^{-1}$ 的光子-ALP 耦合，前提是 ALP 质量 $m_a \lesssim 10^{-9}\,$eV。这些值是下一代实验室实验无法触及的。在此事件中，Fermi LAT 将探测用于解释宇宙对 $\gamma$ 射线的反常透明度、恒星冷却异常和冷暗物质的大片 ALP 参数空间区域。如果未能探测到 $\gamma$ 射线发射，Fermi-LAT 观测将把源自 SN1987A 的当前界限提高一个数量级以上。