Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Về các liên kết fermionic của vật chất tối axionic
Tóm tắt
Trong giới hạn không tương đối, có hai loại tương tác của axion vật chất tối với fermion được cho là chiếm ưu thế: một là do độ dốc không gian của trường axion tạo ra, được gọi là gió axion, và cái còn lại là do đạo hàm theo thời gian của trường axion, tạo ra hiệu ứng axioelectric. Bằng cách tổng quát hóa định lý Schiff, người ta chứng minh rằng toán tử sau là một toán tử bị che chắn mạnh mẽ. Đối với một fermion trung hòa, nó có thể bị quay hoàn toàn đi và không thể quan sát được. Đối với các fermion mang điện, hiệu ứng duy nhất có thể vượt qua sự che chắn là một mômen điện dipole (EDM) do axion gây ra. Các EDM này không liên quan đến khả năng liên kết của axion với gluon, đại diện cho một dự đoán của lý thuyết Dirac tương tự như mômen từ $$g=2$$, không bị che chắn sâu thêm bởi định lý Schiff nguyên thủy, và cuối cùng chịu trách nhiệm cho việc gây ra ion hóa axioelectric thông thường. Hai hệ quả tiềm năng chính là trước tiên EDM nucleon do axion gây ra có thể lớn hơn đáng kể so với mong đợi từ khả năng liên kết axion-gluonic, và thứ hai, EDM electron cũng có thể trở nên khả dụng, thực sự nhạy cảm với các axion di sản.
Từ khóa
#axion #vật chất tối #fermion #mômen điện dipole #hiệu ứng axioelectricTài liệu tham khảo
R.D. Peccei, H.R. Quinn, Phys. Rev. Lett. 38, 1440–1443 (1977). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.38.1440
R.D. Peccei, H.R. Quinn, Phys. Rev. D 16, 1791–1797 (1977). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.16.1791
C. Abel, S. Afach, N.J. Ayres, C.A. Baker, G. Ban, G. Bison, K. Bodek, V. Bondar, M. Burghoff, E. Chanel et al., Phys. Rev. Lett. 124(8), 081803 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.081803. arXiv:2001.11966 [hep-ex]
S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 40, 223–226 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.40.223
F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 40, 279–282 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.40.279
M. Dine, W. Fischler, M. Srednicki, Phys. Lett. B 104, 199–202 (1981). https://doi.org/10.1016/0370-2693(81)90590-6
A.R. Zhitnitsky, Sov. J. Nucl. Phys. 31, 260 (1980)
J.E. Kim, Phys. Rev. Lett. 43, 103 (1979). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.43.103
M.A. Shifman, A.I. Vainshtein, V.I. Zakharov, Nucl. Phys. B 166, 493–506 (1980). https://doi.org/10.1016/0550-3213(80)90209-6
D.J.E. Marsh, Phys. Rep. 643, 1–79 (2016). https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.06.005. arXiv:1510.07633 [astro-ph.CO]
P.W. Graham, I.G. Irastorza, S.K. Lamoreaux, A. Lindner, K.A. van Bibber, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 65, 485–514 (2015). https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102014-022120. arXiv:1602.00039 [hep-ex]
I.G. Irastorza, J. Redondo, Prog. Part. Nucl. Phys. 102, 89–159 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2018.05.003. arXiv:1801.08127 [hep-ph]
R. Catena, P. Ullio, JCAP 08, 004 (2010). https://doi.org/10.1088/1475-7516/2010/08/004. arXiv:0907.0018 [astro-ph.CO]
Y.V. Stadnik, V.V. Flambaum, Phys. Rev. D 89(4), 043522 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.043522. arXiv:1312.6667 [hep-ph]
P. Sikivie, Rev. Mod. Phys. 93(1), 015004 (2021). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.93.015004. arXiv:2003.02206 [hep-ph]
D. Budker, P.W. Graham, M. Ledbetter, S. Rajendran, A. Sushkov, Phys. Rev. X 4(2), 021030 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevX.4.021030. arXiv:1306.6089 [hep-ph]
P.W. Graham, D.E. Kaplan, J. Mardon, S. Rajendran, W.A. Terrano, L. Trahms, T. Wilkason, Phys. Rev. D 97(5), 055006 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.055006. arXiv:1709.07852 [hep-ph]
A. Garcon, J.W. Blanchard, G.P. Centers, N.L. Figueroa, P.W. Graham, D.F.J. Kimball, S. Rajendran, A.O. Sushkov, Y.V. Stadnik, A. Wickenbrock et al., Sci. Adv. 5(10), eaax4539 (2019). https://doi.org/10.1126/sciadv.aax4539. arXiv:1902.04644 [hep-ex]
C. Abel, N.J. Ayres, G. Ban, G. Bison, K. Bodek, V. Bondar, E. Chanel, C.B. Crawford, M. Daum, B. Dechenaux et al., arXiv:2212.02403 [nucl-ex]
R. Barbieri, C. Braggio, G. Carugno, C.S. Gallo, A. Lombardi, A. Ortolan, R. Pengo, G. Ruoso, C.C. Speake, Phys. Dark Univ. 15, 135–141 (2017). https://doi.org/10.1016/j.dark.2017.01.003. arXiv:1606.02201 [hep-ph]
S. Dimopoulos, G.D. Starkman, B.W. Lynn, Phys. Lett. B 168, 145–150 (1986). https://doi.org/10.1016/0370-2693(86)91477-2
F.T. Avignone III., R.L. Brodzinski, S. Dimopoulos, G.D. Starkman, A.K. Drukier, D.N. Spergel, G. Gelmini, B.W. Lynn, Phys. Rev. D 35, 2752 (1987). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.35.2752
M. Pospelov, A. Ritz, M.B. Voloshin, Phys. Rev. D 78, 115012 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.78.115012. arXiv:0807.3279 [hep-ph]
A. Derevianko, V.A. Dzuba, V.V. Flambaum, M. Pospelov, Phys. Rev. D 82, 065006 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.82.065006. arXiv:1007.1833 [hep-ph]
R. Bernabei, P. Belli, F. Montecchia, F. Nozzoli, F. Cappella, A. Incicchitti, D. Prosperi, R. Cerulli, C.J. Dai, H.L. He et al., Int. J. Mod. Phys. A 21, 1445–1470 (2006). https://doi.org/10.1142/S0217751X06030874. arXiv:astro-ph/0511262 [astro-ph]
C.E. Aalseth et al. [CoGeNT], Phys. Rev. Lett. 101, 251301 (2008) [Erratum: Phys. Rev. Lett. 102, 109903 (2009)]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.251301. arXiv:0807.0879 [astro-ph]
Z. Ahmed et al. [CDMS], Phys. Rev. Lett. 103, 141802 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.141802. arXiv:0902.4693 [hep-ex]
K. Abe, K. Hieda, K. Hiraide, S. Hirano, Y. Kishimoto, K. Kobayashi, S. Moriyama, K. Nakagawa, M. Nakahata, H. Ogawa et al., Phys. Lett. B 724, 46–50 (2013). https://doi.org/10.1016/j.physletb.2013.05.060. arXiv:1212.6153 [astro-ph.CO]
E. Armengaud, Q. Arnaud, C. Augier, A. Benoit, A. Benoit, L. Bergé, T. Bergmann, J. Blümer, A. Broniatowski, V. Brudanin et al., JCAP 11, 067 (2013). https://doi.org/10.1088/1475-7516/2013/11/067. arXiv:1307.1488 [astro-ph.CO]
S.K. Liu et al. [CDEX], Phys. Rev. D 95(5), 052006 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.052006. arXiv:1610.07521 [hep-ex]
C. Fu et al. [PandaX], Phys. Rev. Lett. 119(18), 181806 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.181806. arXiv:1707.07921 [hep-ex]
Y. Hochberg, T. Lin, K.M. Zurek, Phys. Rev. D 95(2), 023013 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.023013. arXiv:1608.01994 [hep-ph]
I.M. Bloch, R. Essig, K. Tobioka, T. Volansky, T.T. Yu, JHEP 06, 087 (2017). https://doi.org/10.1007/JHEP06(2017)087. arXiv:1608.02123 [hep-ph]
F. Takahashi, M. Yamada, W. Yin, Phys. Rev. Lett. 125(16), 161801 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.161801. arXiv:2006.10035 [hep-ph]
I.M. Bloch, A. Caputo, R. Essig, D. Redigolo, M. Sholapurkar, T. Volansky, JHEP 01, 178 (2021). https://doi.org/10.1007/JHEP01(2021)178. arXiv:2006.14521 [hep-ph]
E. Aprile et al. [XENON], Phys. Rev. D 102(7), 072004 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.072004. arXiv:2006.09721 [hep-ex]
F.J. Dyson, Phys. Rev. 73, 929 (1948). https://doi.org/10.1103/PhysRev.73.929.2
K.M. Case, Phys. Rev. 76, 14–17 (1949). https://doi.org/10.1103/PhysRev.76.14
J.M. Berger, L.L. Foldy, R.K. Osborn, Phys. Rev. 87, 1061–1065 (1952). https://doi.org/10.1103/PhysRev.87.1061
M.V. Barnhill, Nucl. Phys. A 131, 106–112 (1969). https://doi.org/10.1016/0375-9474(69)90813-6
M. Bolsterli, W.R. Gibbs, B.F. Gibson, G.J. Stephenson, Phys. Rev. C 10, 1225–1226 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.10.1225
J.L. Friar, Phys. Rev. C 10, 955–957 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.10.955
T.S.H. Lee, S. Pittel, Nucl. Phys. A 256, 509–520 (1976). https://doi.org/10.1016/0375-9474(76)90387-0
M.M. Nieto, Phys. Rev. Lett. 38, 1042 (1977). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.38.1042
J.L. Friar, Ann. Phys. 104, 380–426 (1977). https://doi.org/10.1016/0003-4916(77)90337-2
L.L. Foldy, S.A. Wouthuysen, Phys. Rev. 78, 29–36 (1950). https://doi.org/10.1103/PhysRev.78.29
L.I. Schiff, Phys. Rev. 132, 2194–2200 (1963). https://doi.org/10.1103/PhysRev.132.2194
W. Pauli, Z. Phys. 43(9–10), 601–623 (1927). https://doi.org/10.1007/bf01397326
E. De Vries, Fortsch. Phys. 18, 149–182 (1970). https://doi.org/10.1002/prop.19700180402
I.B. Khriplovich, S.K. Lamoreaux, CP Violation Without Strangeness: Electric Dipole Moments of Particles, Atoms, and Molecules (Springer, New York, 2011). https://doi.org/10.1007/978-3-642-60838-4
P.G.H. Sandars, Contemp. Phys. 42, 97–111 (2001). https://doi.org/10.1080/00107510010027781
C.P. Liu, M.J. Ramsey-Musolf, W.C. Haxton, R.G.E. Timmermans, A.E.L. Dieperink, Phys. Rev. C 76, 035503 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.76.035503. arXiv:0705.1681 [nucl-th]
V. Bargmann, L. Michel, V.L. Telegdi, Phys. Rev. Lett. 2, 435–436 (1959). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.2.435
M. Nowakowski, E.A. Paschos, J.M. Rodriguez, Eur. J. Phys. 26, 545–560 (2005). https://doi.org/10.1088/0143-0807/26/4/001. arXiv:physics/0402058 [physics]
M. Pospelov, A. Ritz, Ann. Phys. 318, 119–169 (2005). https://doi.org/10.1016/j.aop.2005.04.002. arXiv:hep-ph/0504231 [hep-ph]
M. Pospelov, A. Ritz, Phys. Rev. Lett. 83, 2526–2529 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.2526. arXiv:hep-ph/9904483 [hep-ph]
N. Yamanaka, B.K. Sahoo, N. Yoshinaga, T. Sato, K. Asahi, B.P. Das, Eur. Phys. J. A 53(3), 54 (2017). https://doi.org/10.1140/epja/i2017-12237-2. arXiv:1703.01570 [hep-ph]
C. Smith, S. Touati, Nucl. Phys. B 924, 417–452 (2017). https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2017.09.013. arXiv:1707.06805 [hep-ph]
W. Dekens, J. de Vries, M. Jung, K.K. Vos, JHEP 01, 069 (2019). https://doi.org/10.1007/JHEP01(2019)069. arXiv:1809.09114 [hep-ph]
S. Kamefuchi, L. O’Raifeartaigh, A. Salam, Nucl. Phys. 28, 529–549 (1961). https://doi.org/10.1016/0029-5582(61)90056-6
J. Quevillon, C. Smith, Eur. Phys. J. C 79(10), 822 (2019). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7304-4. arXiv:1903.12559 [hep-ph]
Q. Bonnefoy, L. Di Luzio, C. Grojean, A. Paul, A.N. Rossia, JHEP 07, 189 (2021). https://doi.org/10.1007/JHEP07(2021)189. arXiv:2011.10025 [hep-ph]
J. Quevillon, C. Smith, P.N.H. Vuong, JHEP 08, 137 (2022). https://doi.org/10.1007/JHEP08(2022)137. arXiv:2112.00553 [hep-ph]
P. Sikivie, Phys. Rev. Lett. 51, 1415–1417 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.1415 [Erratum: Phys. Rev. Lett. 52, 695 (1984)]
L. Di Luzio, H. Gisbert, P. Sørensen, arXiv:2308.16135 [hep-ph]
V. Domcke, Y. Ema, K. Mukaida, R. Sato, JHEP 03, 111 (2019). https://doi.org/10.1007/JHEP03(2019)111. arXiv:1812.08021 [hep-ph]
V. Domcke, Y. Ema, K. Mukaida, JHEP 05, 001 (2021). https://doi.org/10.1007/JHEP05(2021)001. arXiv:2101.05192 [hep-ph]
W. Buchmuller, D. Wyler, Nucl. Phys. B 268, 621–653 (1986). https://doi.org/10.1016/0550-3213(86)90262-2
V. Andreev et al. [ACME], Nature 562(7727), 355–360 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0599-8
P.W. Graham, S. Rajendran, Phys. Rev. D 84, 055013 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.055013. arXiv:1101.2691 [hep-ph]
P.W. Graham, S. Rajendran, Phys. Rev. D 88, 035023 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.035023. arXiv:1306.6088 [hep-ph]
J. Dragos, T. Luu, A. Shindler, J. de Vries, A. Yousif, Phys. Rev. C 103(1), 015202 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.103.015202. arXiv:1902.03254 [hep-lat]
J. Liang, A. Alexandru, T. Draper, K.F. Liu, B. Wang, G. Wang, Y.B. Yang, arXiv:2301.04331 [hep-lat]
C. Abel, N.J. Ayres, G. Ban, G. Bison, K. Bodek, V. Bondar, M. Daum, M. Fairbairn, V.V. Flambaum, P. Geltenbort et al., Phys. Rev. X 7(4), 041034 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevX.7.041034. arXiv:1708.06367 [hep-ph]
V. Baluni, Phys. Rev. D 19, 2227–2230 (1979). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.19.2227
R.J. Crewther, P. Di Vecchia, G. Veneziano, E. Witten, Phys. Lett. B 88, 123 (1979). https://doi.org/10.1016/0370-2693(79)90128-X [Erratum: Phys. Lett. B 91, 487 (1980)]
D.G. Sutherland, Nucl. Phys. B 2, 433–440 (1967). https://doi.org/10.1016/0550-3213(67)90180-0
M. Veltman, Proc. R. Soc. Lond. A 301, 107 (1967). https://doi.org/10.1098/rspa.1967.0193
P. Di Vecchia, F. Sannino, Eur. Phys. J. Plus 129, 262 (2014). https://doi.org/10.1140/epjp/i2014-14262-4. arXiv:1310.0954 [hep-ph]
I.I.Y. Bigi, N.G. Uraltsev, Nucl. Phys. B 353, 321–336 (1991). https://doi.org/10.1016/0550-3213(91)90339-Y
M. Abramczyk, S. Aoki, T. Blum, T. Izubuchi, H. Ohki, S. Syritsyn, Phys. Rev. D 96(1), 014501 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.96.014501. arXiv:1701.07792 [hep-lat]
F. Takahashi, W. Yin, arXiv:2301.10757 [hep-ph]
V.V. Flambaum, H.B. Tran Tan, Phys. Rev. D 100(11), 111301 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.111301. arXiv:1904.07609 [hep-ph]
V. Spevak, N. Auerbach, V.V. Flambaum, Phys. Rev. C 56, 1357–1369 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.56.1357. arXiv:nucl-th/9612044 [nucl-th]
V.V. Flambaum, I.B. Samsonov, Phys. Rev. A 98(5), 053437 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.053437. arXiv:1810.02601 [physics.atom-ph]
H.B. Tran Tan, V.V. Flambaum, I.B. Samsonov, Phys. Rev. A 99(1), 013430 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.99.013430. arXiv:1812.03312 [physics.atom-ph]
F. Arias-Aragón, C. Smith, Phys. Rev. D 106(5), 055034 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.055034. arXiv:2206.09810 [hep-ph]
V. Shtabovenko, R. Mertig, F. Orellana, Comput. Phys. Commun. 256, 107478 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cpc.2020.107478. arXiv:2001.04407 [hep-ph]