近日，我院博士生程吉贵等人在暗物质粒子研究方面有新进展，该工作以“Revisiting the analysis of axion-like particles with the Fermi-LAT gamma-ray observations of NGC1275”为题的研究论文近日被国际主流的物理学研究期刊《Physics Letter B.》接受发表。

该工作提出了对类轴子粒子参数空间新的限制。类轴子粒子是一类假想粒子，其作为暗物质的候选体粒子受到了物理学家的广泛关注。这种粒子十分特殊，在外部磁场的作用下，其有一定的几率可以在类轴子态和光子态之间相互转换。既光子在磁场中穿行时有概率转化为类轴子从而能规避一些相互作用，比如高能光子与河外背景光的对产生过程。此种类轴子-光子转化效应在类轴子的天体物理间接观测上受到了广泛的运用。许多工作利用射电星系、超新星等源的X射线、伽玛射线观测对类轴子的参数空间进行限制，并借此为类轴子的直接探测实验提供指导。

本工作利用Fermi/LAT仪器对射电星系NGC 1275累计12年的高能观测，对类轴子的参数空间进行了限制。这种限制依赖于能谱，通过模拟观测和计算由类轴子导致的能谱不规则震荡来排除不符合观测事实的类轴子参数。由于类轴子-光子转化很大程度上依赖于外部磁场，在对源周围磁场环境的考虑上，我们既使用了纯湍流的情况，也尝试了有序磁场的情形。在限制参数的过程中，我们使用了量化能谱不规则震荡的方法。对比前人的工作，我们的方法能给出更加严格的限制。同时，我们还讨论了在DAMPE的高观测精度下对限制的影响，以及使用不同的源（PKS 2155-304）在限制结果上的异同。

   在纯湍流和有序的情况下，利用NGC 1275对类轴子参数的限制结果。黑色虚线（实线）对应95%（68%）的置信度。淡蓝色线为前人的限制结果。

该工作得到了国家自然科学基金（基金号：11851304、U1738136、1213003、U1938106）、广西自然科学基金（基金号：2017AD22006、2018GXNSFDA281033）和广西研究生教育创新计划资助项目（项目编号：YCBZ2021025）的支持。

论文作者：程吉贵（博士生），何垭均，梁云峰（通讯作者），陆睿静，梁恩维（通讯作者）。

论文arXiv地址：https://arxiv.org/abs/2010.12396