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Universal bound on QCD axions from supernovae

2025

Résumé

We identify a new production channel for quantum chromodynamics (QCD) axions in supernova environments that contributes to axion emissivity for all models solving the strong CP problem. This channel arises at tree-level from a shift-symmetry-breaking operator constructed at next-to-leading order in chiral perturbation theory. In scenarios where model-dependent derivative couplings to nucleons are absent, this sets the strongest model-independent constraint on the axion mass, improving on existing bounds by two orders of magnitude.

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Concepts associés (32)

Axion

L’axion est une particule hypothétique, supposée stable, neutre et de très faible masse (entre quelques μeV et quelques meV). Son existence découle de la (1977) au problème de violation de la symétrie CP en chromodynamique quantique, située au CERN, mais aussi ADMX et beaucoup d'autres. Comme l'a montré Gerard 't Hooft, la chromodynamique quantique prédit que quelques interactions fortes violeront la symétrie charge+parité.

Vide quantique

En physique, le vide quantique décrit l'état du vide selon les principes de la mécanique quantique. Alors que l'on croyait l'univers rempli d'éther, la physique du a abandonné cette notion pour un espace littéralement vide de matière. Les principes quantiques montrent que ce vide est en réalité rempli d'énergie qui engendre de nombreux effets : on parle alors d'énergie du vide. Dans la théorie de l'électrodynamique quantique, les particules élémentaires échangent des photons virtuels pour interagir.

Chromodynamique quantique

La chromodynamique quantique (en abrégé CDQ ou QCD, ce dernier de l'anglais Quantum ChromoDynamics) est une théorie physique qui décrit l’interaction forte, l’une des quatre forces fondamentales, qui permet de comprendre les interactions entre les quarks et les gluons et, au passage, la cohésion du noyau atomique. Elle fut proposée en 1973 par H. David Politzer, Frank Wilczek et David Gross pour comprendre la structure des hadrons (c'est-à-dire d'une part les baryons comme les protons, neutrons et particules similaires, et d'autre part les mésons).

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Precision electroweak measurements on the Z resonance☆☆☆