Discovering the QCD axion with black holes and gravitational waves
Notice bibliographique
Résumé
Advanced LIGO may be the first experiment to detect gravitational waves. Through superradiance of stellar black holes, it may also be the first experiment to discover the QCD axion with decay constant above the grand unification scale. When an axion's Compton wavelength is comparable to the size of a black hole, the axion binds to the black hole, forming a ``gravitational atom.'' Through the superradiance process, the number of axions occupying the bound levels grows exponentially, extracting energy and angular momentum from the black hole. Axions transitioning between levels of the gravitational atom and axions annihilating to gravitons can produce observable gravitational wave signals. The signals are long lasting, monochromatic, and can be distinguished from ordinary astrophysical sources. We estimate up to $\mathcal{O}(1)$ transition events at aLIGO for an axion between $1{0}^{\ensuremath{-}11}$ and $1{0}^{\ensuremath{-}10}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ and up to $1{0}^{4}$ annihilation events for an axion between $1{0}^{\ensuremath{-}13}$ and $1{0}^{\ensuremath{-}11}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$. In the event of a null search, aLIGO can constrain the axion mass for a range of rapidly spinning black hole formation rates. Axion annihilations are also promising for much lighter masses at future lower-frequency gravitational wave observatories; the rates have large uncertainties, dominated by supermassive black hole spin distributions. Our projections for aLIGO are robust against perturbations from the black hole environment and account for our updated exclusion on the QCD axion of $6\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}1{0}^{\ensuremath{-}13}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}<{\ensuremath{\mu}}_{a}<2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}1{0}^{\ensuremath{-}11}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ suggested by stellar black hole spin measurements.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».