1. Constraints on axionlike particles with H.E.S.S. from the irregularity of the PKS 2155-304 energy spectrum
- Author
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Abramowski, A., Acero, F., Aharonian, F., Ait Benkhali, F., Akhperjanian, A.G., Angüner, E., Anton, G., Balenderan, S., Balzer, A., Barnacka, A., Becherini, Y., Becker Tjus, J., Bernlöhr, K., Birsin, E., Bissaldi, E., Biteau, J., Boisson, C., Bolmont, J., Bordas, P., Brucker, J., Brun, F., Brun, P., Bulik, T., Carrigan, S., Casanova, S., Cerruti, M., Chadwick, P.M., Chalme-Calvet, R., Chaves, R.C.G., Cheesebrough, A., Chrétien, M., Colafrancesco, S., Cologna, G., Conrad, J., Couturier, C., Dalton, M., Daniel, M.K., Davids, I.D., Degrange, B., Deil, C., deWilt, P., Dickinson, H.J., Djannati-Ataï, A., Domainko, W., Drury, L.O'C., Dubus, G., Dutson, K., Dyks, J., Dyrda, M., Edwards, T., Egberts, K., Eger, P., Espigat, P., Farnier, C., Fegan, S., Feinstein, F., Fernandes, M.V., Fernandez, D., Fiasson, A., Fontaine, G., Förster, A., Fußling, M., Gajdus, M., Gallant, Y.A., Garrigoux, T., Gast, H., Giebels, B., Glicenstein, J.F., Göring, D., Grondin, M.-H., Grudzińska, M., Häffner, S., Hague, J.D., Hahn, J., Harris, J., Heinzelmann, G., Henri, G., Hermann, G., Hervet, O., Hillert, A., Hinton, J.A., Hofmann, W., Hofverberg, P., Holler, M., Horns, D., Jacholkowska, A., Jahn, C., Jamrozy, M., Janiak, M., Jankowsky, F., Jung, I., Kastendieck, M.A., Katarzyński, K., Katz, U., Kaufmann, S., Khélifi, B., Kieffer, M., Klepser, S., Klochkov, D., Kluźniak, W., Kneiske, T., Kolitzus, D., Komin, Nu., Kosack, K., Krakau, S., Krayzel, F., Krüger, P.P., Laffon, H., Lamanna, G., Lefaucheur, J., Lemoine-Goumard, M., Lenain, J.-P., Lennarz, D., Lohse, T., Lopatin, A., Lu, C.-C., Marandon, V., Marcowith, A., Marx, R., Maurin, G., Maxted, N., Mayer, M., McComb, T.J.L., Medina, M.C., Méhault, J., Menzler, U., Meyer, M., Moderski, R., Mohamed, M., Moulin, E., Murach, T., Naumann, C.L., de Naurois, M., Nedbal, D., Niemiec, J., Nolan, S.J., Oakes, L., Ohm, S., de Oña Wilhelmi, E., Opitz, B., Ostrowski, M., Oya, I., Panter, M., Parsons, R.D., Paz Arribas, M., Pekeur, N.W., Pelletier, G., Perez, J., Petrucci, P.-O., Peyaud, B., Pita, S., Poon, H., Pühlhofer, G., Punch, M., Quirrenbach, A., Raab, S., Raue, M., Reimer, A., Reimer, O., Renaud, M., de los Reyes, R., Rieger, F., Rob, L., Rosier-Lees, S., Rowell, G., Rudak, B., Rulten, C.B., Sahakian, V., Sanchez, D.A., Santangelo, A., Schlickeiser, R., Schüssler, F., Schulz, A., Schwanke, U., Schwarzburg, S., Schwemmer, S., Sol, H., Spengler, G., Spieß, F., Stawarz, L., Steenkamp, R., Stegmann, C., Stinzing, F., Stycz, K., Sushch, I., Szostek, A., Tavernet, J.-P., Terrier, R., Tluczykont, M., Trichard, C., Valerius, K., van Eldik, C., Vasileiadis, G., Venter, C., Viana, A., Vincent, P., Völk, H.J., Volpe, F., Vorster, M., Wagner, S.J., Wagner, P., Ward, M., Weidinger, M., Weitzel, Q., White, R., Wierzcholska, A., Willmann, P., Wörnlein, A., Wouters, D., Zacharias, M., Zajczyk, A., Zdziarski, A.A., Zech, A., Zechlin, H.-S., H.E.S.S. Collaboration, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), APC - Astrophysique des Hautes Energies (APC - AHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), HESS, A., Abramowski, F., Acero, F., Aharonian, F. A., Benkhali, A. G., Akhperjanian, E., Anguener, G., Anton, S., Balenderan, A., Balzer, A., Barnacka, Y., Becherini, J. B., Tju, K., Bernloehr, E., Birsin, Bissaldi, Elisabetta, J., Biteau, C., Boisson, J., Bolmont, P., Borda, J., Brucker, F., Brun, P., Brun, T., Bulik, S., Carrigan, S., Casanova, M., Cerruti, P. M., Chadwick, R., Chalme Calvet, R. C., G., A., Cheesebrough, M., Chretien, S., Colafrancesco, G., Cologna, J., Conrad, C., Couturier, M., Dalton, M. K., Daniel, I. D., David, B., Degrange, C., Deil, P., Dewilt, H. J., Dickinson, A., Djannati Atai, W., Domainko, L. O., '., G., Dubu, K., Dutson, J., Dyk, M., Dyrda, T., Edward, K., Egbert, P., Eger, P., Espigat, C., Farnier, S., Fegan, F., Feinstein, M. V., Fernande, D., Fernandez, A., Fiasson, G., Fontaine, A., Foerster, M., Fuessling, M., Gajdu, Y. A., Gallant, T., Garrigoux, H., Gast, B., Giebel, J. F., Glicenstein, D., Goering, M. . ., H., M., Grudzinska, S., Haeffner, J. D., Hague, J., Hahn, J., Harri, G., Heinzelmann, G., Henri, G., Hermann, O., Hervet, A., Hillert, J. A., Hinton, W., Hofmann, P., Hofverberg, M., Holler, D., Horn, 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., Kolitzu, N., Komin, K., Kosack, S., Krakau, F., Krayzel, P. P., Krueger, H., Laffon, G., Lamanna, J., Lefaucheur, M., Lemoine Goumard, J. . ., P., D., Lennarz, T., Lohse, A., Lopatin, C. . ., C., V., Marandon, A., Marcowith, R., Marx, G., Maurin, N., Maxted, M., Mayer, T. J., L., M. C., Medina, J., Mehault, U., Menzler, M., Meyer, R., Moderski, M., Mohamed, E., Moulin, T., Murach, C. L., Naumann, M. d., Nauroi, D., Nedbal, J., Niemiec, S. J., Nolan, L., Oake, S., Ohm, E. d., Ona, B., Opitz, M., Ostrowski, I., Oya, M., Panter, R. D., Parson, M. P., Arriba, N. W., Pekeur, G., Pelletier, J., Perez, P. . ., O., B., Peyaud, S., Pita, H., Poon, G., Puehlhofer, M., Punch, A., Quirrenbach, S., Raab, M., Raue, A., Reimer, O., Reimer, M., Renaud, R. d., Lo, F., Rieger, L., Rob, S., Rosier Lee, G., Rowell, B., Rudak, C. B., Rulten, V., Sahakian, D. A., Sanchez, A., Santangelo, R., Schlickeiser, F., Schuessler, A., Schulz, U., Schwanke, S., Schwarzburg, S., Schwemmer, H., Sol, G., Spengler, F., Spie, L., Stawarz, R., Steenkamp, C., Stegmann, F., Stinzing, K., Stycz, I., Sushch, A., Szostek, R., Terrier, M., Tluczykont, C., Trichard, K., Valeriu, C. v., Eldik, G., Vasileiadi, 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., Wouter, M., Zacharia, A., Zajczyk, A. A., Zdziarski, A., Zech, H. . ., S., The H.E.S.S. Collaboration, Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Dipartimento di Astronomia, Universita degli Studi di Bologna, Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)-Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Dipartimento di Astronomia, Universita degli Studi di Bologna, Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)-Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), and Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules)
- Subjects
Electromagnetic field ,Nuclear and High Energy Physics ,[PHYS.ASTR.HE]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/High Energy Astrophysical Phenomena [astro-ph.HE] ,Photon ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,Ciencias Físicas ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics ,Física de Partículas y Campos ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Standard Model ,Physics::Geophysics ,High Energy Physics - Experiment ,purl.org/becyt/ford/1 [https] ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,0103 physical sciences ,[PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] ,ddc:530 ,gamma-ray ,010303 astronomy & astrophysics ,Boson ,Physics ,PKS 2155-304 ,High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE) ,010308 nuclear & particles physics ,[SDU.ASTR.HE]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/High Energy Astrophysical Phenomena [astro-ph.HE] ,Gamma rays ,Gamma ray ,Institut für Physik und Astronomie ,purl.org/becyt/ford/1.3 [https] ,Axionlike particles ,Pseudoscalar ,Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena ,Gamma emission ,CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS ,BL Lac object ,H.E.S.S ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics - Abstract
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, $g_{\gamma a} < 2.1\times 10^{-11}$ GeV$^{-1}$ for an ALP mass between 15 neV 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., Comment: 13 pages, 7 figures, to appear in Phys.Rev.D
- Published
- 2013