論文の概要: Search for a solar-bound axion halo using the Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics searches

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10221v1
• Date: Thu, 11 Dec 2025 02:13:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.163446
• Title: Search for a solar-bound axion halo using the Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics searches
• Title（参考訳）: 外部物理探索のための光磁気センサのグローバルネットワークを用いた太陽界軸イオンハロの探索
• Authors: Tatum Z. Wilson, Derek F. Jackson Kimball, Samer Afach, Jiexiao Bi, B. C. Buchler, Dmitry Budker, Kaleb Cervantes, Joshua Eby, Nataniel L. Figueroa, Ron Folman, Jiawei Gao, Daniel Gavilán-Martín, Menachem Givon, Zoran D. Grujić, Hong Guo, Paul Hamilton, M. P. Hedges, Zhejun Huang, Dongok Kim, Younggeun Kim, Sami S. Khamis, Emmanuel Klinger, Abaz Kryemadhi, Nina Kukowski, Jianjun Li, Grzegorz Lukasiewicz, Hector Masia-Roig, Michal Padniuk, Christopher A. Palm, Chaitanya Paranjape, Sun Yool Park, Xiang Peng, Gilad Perez, Rayshaun Preston, Szymon Pustelny, Wolfram Ratzinger, Yossi Rosenzweig, Ophir M. Ruimi, Amy Saputo, Theo Scholtes, P. C. Segura, Yannis K. Semertzidis, Yun Chang Shin, Jason E. Stalnaker, Ibrahim Sulai, Dhruv Tandon, Ken Vu, Arne Wickenbrock, Teng Wu, Yucheng Yang, Yixin Zhao,
• Abstract要約: 我々は、GNOME(Global Network of Optical magnetometers for Exotic Physics Search)のデータを用いた重力束縛型太陽軸索ハロの探索について報告する。 近年の理論的研究により、太陽の重力場によって自己相互作用するウルトラライトの軸を捕捉し、基底状態に熱分解できることが示唆され、このようなハロの軸-陽子勾配結合によって生じる擬似磁場の信号モデルを開発した。 我々は、周波数範囲 0.05 Hz から 20 Hz のアクシオン誘起擬似磁場の振幅に95%の信頼レベル上限を設定し、変換を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.60440581408431
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We report on a search for a gravitationally bound solar axion halo using data from the Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics searches (GNOME), a worldwide array of magnetically shielded atomic magnetometers with sensitivity to exotic spin couplings. Motivated by recent theoretical work suggesting that self-interacting ultralight axions can be captured by the Sun's gravitational field and thermalize into the ground state, we develop a signal model for the pseudo-magnetic fields generated by axion-proton gradient couplings in such a halo. The analysis focuses on the fifth GNOME Science Run (69 days, 12 stations), employing a cross-correlation pipeline with time-shifted daily modulation templates to search for the global, direction-dependent, monochromatic signal expected from a solar axion halo. No statistically significant candidate signals are observed. We set 95% confidence-level upper limits on the amplitude of the axion-induced pseudo-magnetic field over the frequency range 0.05 Hz to 20 Hz, translating to constraints on the linear and quadratic axion-proton couplings for halo densities predicted by gravitational capture models and for the maximum overdensities allowed by planetary ephemerides. In the quadratic coupling case, our limits surpass existing astrophysical bounds by over two orders of magnitude across much of the accessible parameter space.
• Abstract（参考訳）: 我々は,光磁気センサのGNOME(Global Network of Optical magnetometers for Exotic Physics Search, GNOME)のデータを用いて,重力で束縛された太陽軸索の探索を行った。 近年の理論的研究により、太陽の重力場によって自己相互作用するウルトラライトの軸を捕捉し、基底状態に熱分解できることが示唆され、このようなハロの軸-陽子勾配結合によって生じる擬似磁場の信号モデルを開発した。 この分析は第5回GNOME Science Run(69日12局)に焦点を当て、太陽軸ハローから期待されるグローバルで方向に依存した単色信号を探すために、時間シフトした毎日の変調テンプレートを備えた相互相関パイプラインを使用する。 統計的に有意な候補信号は観測されていない。 我々は、重力捕捉モデルにより予測されたハロ密度と惑星のエフェメリドによって許容される最大密度に対する線形および二次のアクチオン-プロトン結合の制約に換算して、周波数範囲 0.05 Hz から 20 Hz におけるアクチオン誘起擬似磁場の振幅に95%の信頼レベル上限を設定した。 二次結合の場合、我々の極限は既存の天体物理学的境界を超える。

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