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Constraints on axionlike particles with HESS from the irregularity of the PKS 2155-304 energy spectrum

Attila Abramowski, F. Acero, Felix A. Aharonian, Faical Ait Benkhali, A. G. Akhperjanian, Ekrem Oǧuzhan Angüner, Gisela Anton, Shangkari Balenderan, Arnim Balzer, Anna Barnacka, Yvonne Becherini, J. Becker Tjus, K. Bernlöhr, E. Birsin, E. Bissaldi, Jonathan Biteau, Catherine Boisson, J. Bolmont, Pol Bordas, J. Brucker, Francois Brun, Pierre Brun, Tomasz Bulik, Svenja Carrigan, Sabrina Casanova, M. Cerruti, Paula M. Chadwick, R. Chalme-Calvet, Ryan C. G. Chaves, A. Cheesebrough, M. Chretien, Sergio Colafrancesco, Gabriele Cologna, Jan Conrad, C. Couturier, M. Dalton, M. K. Daniel, I. D. Davids, B. Degrange, C. Deil, P. deWilt, H. J. Dickinson, A. Djannati-Ataï, W. Domainko, L. O'C. Drury, G. Dubus, K. Dutson, J. Dyks, M. Dyrda, T. Edwards, Kathrin Egberts, P. Eger, P. Espigat, C. Farnier, S. Fegan, F. Feinstein, M. V. Fernandes, D. Fernandez, A. Fiasson, G. Fontaine, A. Foerster, M. Fuessling, M. Gajdus, Y. A. Gallant, T. Garrigoux, H. Gast, B. Giebels, J. F. Glicenstein, D. Goering, M. -H. Grondin, M. Grudzinska, S. Haeffner, J. D. Hague, J. Hahn, J. Harris, G. Heinzelmann, G. Henri, G. Hermann, O. Hervet, A. Hillert, James Anthony Hinton, W. Hofmann, P. Hofverberg, Markus Holler, D. Horns, A. Jacholkowska, C. Jahn, M. Jamrozy, M. Janiak, F. Jankowsky, I. Jung, M. A. Kastendieck, K. Katarzynski, U. Katz, S. Kaufmann, B. Khelifi, M. Kieffer, S. Klepser, D. Klochkov, W. Kluzniak, T. Kneiske, D. Kolitzus, Nu. Komin, K. Kosack, S. Krakau, F. Krayzel, P. P. Krueger, H. Laffon, G. Lamanna, J. Lefaucheur, M. Lemoine-Goumard, J-P. Lenain, D. Lennarz, T. Lohse, A. Lopatin, C-C. Lu, V. Marandon, Alexandre Marcowith, R. Marx, G. Maurin, N. Maxted, M. Mayer, T. J. L. McComb, M. C. Medina, J. Mehault, U. Menzler, M. Meyer, R. Moderski, M. Mohamed, Emmanuel Moulin, T. Murach, C. L. Naumann, M. de Naurois, D. Nedbal, J. Niemiec, S. J. Nolan, L. Oakes, S. Ohm, E. de Ona Wilhelmi, B. Opitz, M. Ostrowski, I. Oya, M. Panter, R. D. Parsons, M. Paz Arribas, N. W. Pekeur, G. Pelletier, J. Perez, P-O. Petrucci, B. Peyaud, S. Pita, H. Poon, G. Puehlhofer, M. Punch, A. Quirrenbach, S. Raab, M. Raue, A. Reimer, O. Reimer, M. Renaud, R. de los Reyes, F. Rieger, L. Rob, S. Rosier-Lees, G. Rowell, B. Rudak, C. B. Rulten, V. Sahakian, David M. Sanchez, A. Santangelo, R. Schlickeiser, F. Schuessler, A. Schulz, U. Schwanke, S. Schwarzburg, S. Schwemmer, H. Sol, G. Spengler, F. Spiess, L. Stawarz, R. Steenkamp, Christian Stegmann, F. Stinzing, K. Stycz, Iurii Sushch, A. Szostek, J-P. Tavernet, R. Terrier, M. Tluczykont, C. Trichard, K. Valerius, C. van Eldik, G. Vasileiadis, C. Venter, A. Viana, P. Vincent, H. J. Voelk, F. Volpe, M. Vorster, S. J. Wagner, P. Wagner, M. Ward, M. Weidinger, Q. Weitzel, R. White, A. Wierzcholska, P. Willmann, A. Woernlein, D. Wouters, M. Zacharias, A. Zajczyk, A. A. Zdziarski, Alraune Zech, H-S. Zechlin

  • Axionlike particles (ALPs) are hypothetical light (sub-eV) bosons predicted in some extensions of the Standard Model of particle physics. In astrophysical environments comprising high-energy gamma rays and turbulent magnetic fields, the existence of ALPs can modify the energy spectrum of the gamma rays for a sufficiently large coupling between ALPs and photons. This modification would take the form of an irregular behavior of the energy spectrum in a limited energy range. Data from the H. E. S. S. observations of the distant BL Lac object PKS 2155 - 304 (z = 0.116) are used to derive upper limits at the 95% C. L. on the strength of the ALP coupling to photons, g(gamma a) < 2.1 x 10(-11) GeV-1 for an ALP mass between 15 and 60 neV. The results depend on assumptions on the magnetic field around the source, which are chosen conservatively. The derived constraints apply to both light pseudoscalar and scalar bosons that couple to the electromagnetic field.

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Verfasserangaben:Attila Abramowski, F. Acero, Felix A. AharonianORCiDGND, Faical Ait Benkhali, A. G. Akhperjanian, Ekrem Oǧuzhan AngünerGND, Gisela Anton, Shangkari Balenderan, Arnim BalzerGND, Anna Barnacka, Yvonne Becherini, J. Becker Tjus, K. Bernlöhr, E. Birsin, E. Bissaldi, Jonathan Biteau, Catherine Boisson, J. Bolmont, Pol BordasORCiDGND, J. Brucker, Francois Brun, Pierre Brun, Tomasz Bulik, Svenja Carrigan, Sabrina CasanovaGND, M. Cerruti, Paula M. Chadwick, R. Chalme-Calvet, Ryan C. G. Chaves, A. Cheesebrough, M. Chretien, Sergio Colafrancesco, Gabriele Cologna, Jan Conrad, C. Couturier, M. Dalton, M. K. Daniel, I. D. Davids, B. Degrange, C. Deil, P. deWilt, H. J. Dickinson, A. Djannati-Ataï, W. Domainko, L. O'C. Drury, G. Dubus, K. Dutson, J. Dyks, M. Dyrda, T. Edwards, Kathrin EgbertsGND, P. Eger, P. Espigat, C. Farnier, S. Fegan, F. Feinstein, M. V. Fernandes, D. Fernandez, A. Fiasson, G. Fontaine, A. Foerster, M. Fuessling, M. Gajdus, Y. A. Gallant, T. Garrigoux, H. Gast, B. Giebels, J. F. Glicenstein, D. Goering, M. -H. Grondin, M. Grudzinska, S. Haeffner, J. D. Hague, J. Hahn, J. Harris, G. Heinzelmann, G. Henri, G. Hermann, O. Hervet, A. Hillert, James Anthony HintonGND, W. Hofmann, P. Hofverberg, Markus Holler, D. Horns, A. Jacholkowska, C. Jahn, M. Jamrozy, M. Janiak, F. Jankowsky, I. Jung, M. A. Kastendieck, K. Katarzynski, U. Katz, S. Kaufmann, B. Khelifi, M. Kieffer, S. Klepser, D. Klochkov, W. Kluzniak, T. Kneiske, D. Kolitzus, Nu. Komin, K. Kosack, S. Krakau, F. Krayzel, P. P. Krueger, H. Laffon, G. Lamanna, J. Lefaucheur, M. Lemoine-Goumard, J-P. Lenain, D. Lennarz, T. Lohse, A. Lopatin, C-C. Lu, V. Marandon, Alexandre MarcowithORCiD, R. Marx, G. Maurin, N. Maxted, M. Mayer, T. J. L. McComb, M. C. Medina, J. Mehault, U. Menzler, M. Meyer, R. Moderski, M. Mohamed, Emmanuel Moulin, T. Murach, C. L. Naumann, M. de Naurois, D. Nedbal, J. Niemiec, S. J. Nolan, L. Oakes, S. Ohm, E. de Ona Wilhelmi, B. Opitz, M. Ostrowski, I. Oya, M. Panter, R. D. Parsons, M. Paz Arribas, N. W. Pekeur, G. Pelletier, J. Perez, P-O. Petrucci, B. Peyaud, S. Pita, H. Poon, G. Puehlhofer, M. Punch, A. Quirrenbach, S. Raab, M. Raue, A. Reimer, O. Reimer, M. Renaud, R. de los Reyes, F. Rieger, L. Rob, S. Rosier-Lees, G. Rowell, B. Rudak, C. B. Rulten, V. Sahakian, David M. SanchezORCiD, A. Santangelo, R. Schlickeiser, F. Schuessler, A. Schulz, U. Schwanke, S. Schwarzburg, S. Schwemmer, H. Sol, G. Spengler, F. Spiess, L. Stawarz, R. Steenkamp, Christian StegmannORCiDGND, F. Stinzing, K. Stycz, Iurii SushchORCiDGND, A. Szostek, J-P. Tavernet, R. Terrier, M. Tluczykont, C. Trichard, K. Valerius, C. van Eldik, G. Vasileiadis, C. Venter, A. Viana, P. Vincent, H. J. Voelk, F. Volpe, M. Vorster, S. J. Wagner, P. Wagner, M. Ward, M. Weidinger, Q. Weitzel, R. White, A. Wierzcholska, P. Willmann, A. Woernlein, D. Wouters, M. Zacharias, A. Zajczyk, A. A. Zdziarski, Alraune ZechORCiD, H-S. Zechlin
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.102003
ISSN:1550-7998
ISSN:1550-2368
Titel des übergeordneten Werks (Englisch):Physical review : D, Particles, fields, gravitation, and cosmology
Verlag:American Physical Society
Verlagsort:College Park
Publikationstyp:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2013
Erscheinungsjahr:2013
Urhebende Körperschaft:HESS Collaboration
Datum der Freischaltung:26.03.2017
Band:88
Ausgabe:10
Seitenanzahl:12
Fördernde Institution:German Ministry for Education and Research (BMBF); Max Planck Society; German Research Foundation (DFG); French Ministry for Research; CNRS-IN2P3; Astroparticle Interdisciplinary Program of the CNRS; United Kingdom Science and Technology Facilities Council (STFC); IPNP of the Charles University; Czech Science Foundation; Polish Ministry of Science and Higher Education; South African Department of Science and Technology; National Research Foundation; University of Namibia; European Community [ERC-StG-259391]
Organisationseinheiten:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik und Astronomie
Peer Review:Referiert
Verstanden ✔
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