doi: 10.1103/PhysRevLett.116.161101.
Epub 2016 Apr 20.
Search for Spectral Irregularities due to Photon-Axionlike-Particle Oscillations with the Fermi Large Area Telescope
M Ajello
1
, A Albert
2
, B Anderson
3
4
, L Baldini
2
5
, G Barbiellini
6
7
, D Bastieri
8
9
, R Bellazzini
10
, E Bissaldi
11
, R D Blandford
2
, E D Bloom
2
, R Bonino
12
13
, E Bottacini
2
, J Bregeon
14
, P Bruel
15
, R Buehler
16
, G A Caliandro
2
17
, R A Cameron
2
, M Caragiulo
11
18
, P A Caraveo
19
, C Cecchi
20
21
, A Chekhtman
22
, S Ciprini
20
23
, J Cohen-Tanugi
14
, J Conrad
3
4
, F Costanza
11
, F D'Ammando
24
25
, A de Angelis
26
, F de Palma
11
27
, R Desiante
12
28
, M Di Mauro
2
, L Di Venere
11
18
, A Domínguez
1
, P S Drell
2
, C Favuzzi
11
18
, W B Focke
2
, A Franckowiak
2
, Y Fukazawa
29
, S Funk
30
, P Fusco
11
18
, F Gargano
11
, D Gasparrini
20
23
, N Giglietto
11
18
, T Glanzman
2
, G Godfrey
2
, S Guiriec
31
, D Horan
15
, G Jóhannesson
32
, M Katsuragawa
33
, S Kensei
29
, M Kuss
10
, S Larsson
4
34
, L Latronico
12
, J Li
35
, L Li
4
34
, F Longo
6
7
, F Loparco
11
18
, P Lubrano
20
, G M Madejski
2
, S Maldera
12
, A Manfreda
10
, M Mayer
16
, M N Mazziotta
11
, M Meyer
3
4
, P F Michelson
2
, N Mirabal
31
, T Mizuno
36
, M E Monzani
2
, A Morselli
37
, I V Moskalenko
2
, S Murgia
38
, M Negro
12
13
, E Nuss
14
, C Okada
29
, E Orlando
2
, J F Ormes
39
, D Paneque
2
40
, J S Perkins
31
, M Pesce-Rollins
2
10
, F Piron
14
, G Pivato
10
, T A Porter
2
, S Rainò
11
18
, R Rando
8
9
, M Razzano
10
, A Reimer
2
41
, M Sánchez-Conde
3
4
, C Sgrò
10
, D Simone
11
, E J Siskind
42
, F Spada
10
, G Spandre
10
, P Spinelli
11
18
, H Takahashi
29
, J B Thayer
2
, D F Torres
35
43
, G Tosti
20
21
, E Troja
31
44
, Y Uchiyama
45
, K S Wood
46
, M Wood
2
, G Zaharijas
47
48
, S Zimmer
3
4
; Fermi-LAT Collaboration
Affiliations
Affiliations
- 1 Department of Physics and Astronomy, Clemson University, Kinard Lab of Physics, Clemson, South Carolina 29634-0978, USA.
- 2 W. W. Hansen Experimental Physics Laboratory, Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Department of Physics and SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
- 3 Department of Physics, Stockholm University, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 4 The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 5 Università di Pisa and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa I-56127 Pisa, Italy.
- 6 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 7 Dipartimento di Fisica, Università di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 8 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova, I-35131 Padova, Italy.
- 9 Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei," Università di Padova, I-35131 Padova, Italy.
- 10 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa, I-56127 Pisa, Italy.
- 11 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, I-70126 Bari, Italy.
- 12 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino, I-10125 Torino, Italy.
- 13 Dipartimento di Fisica Generale "Amadeo Avogadro," Università degli Studi di Torino, I-10125 Torino, Italy.
- 14 Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université Montpellier, CNRS/IN2P3, Montpellier, France.
- 15 Laboratoire Leprince-Ringuet, École polytechnique, CNRS/IN2P3, Palaiseau, France.
- 16 Deutsches Elektronen Synchrotron DESY, D-15738 Zeuthen, Germany.
- 17 Consorzio Interuniversitario per la Fisica Spaziale (CIFS), I-10133 Torino, Italy.
- 18 Dipartimento di Fisica "M. Merlin" dell'Università e del Politecnico di Bari, I-70126 Bari, Italy.
- 19 INAF-Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, I-20133 Milano, Italy.
- 20 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
- 21 Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
- 22 College of Science, George Mason University, Fairfax, Virginia 22030, USA and Naval Research Laboratory, Washington, D.C. 20375, USA.
- 23 Agenzia Spaziale Italiana (ASI) Science Data Center, I-00133 Roma, Italy.
- 24 INAF Istituto di Radioastronomia, I-40129 Bologna, Italy.
- 25 Dipartimento di Astronomia, Università di Bologna, I-40127 Bologna, Italy.
- 26 Dipartimento di Fisica, Università di Udine and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, Gruppo Collegato di Udine, I-33100 Udine.
- 27 Università Telematica Pegaso, Piazza Trieste e Trento, 48, I-80132 Napoli, Italy.
- 28 Università di Udine, I-33100 Udine, Italy.
- 29 Department of Physical Sciences, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan.
- 30 Erlangen Centre for Astroparticle Physics, D-91058 Erlangen, Germany.
- 31 NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland 20771, USA.
- 32 Science Institute, University of Iceland, IS-107 Reykjavik, Iceland.
- 33 Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, 3-1-1 Yoshinodai, Chuo-ku, Sagamihara, Kanagawa 252-5210, Japan.
- 34 Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 35 Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC), Campus UAB, E-08193 Barcelona, Spain.
- 36 Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan.
- 37 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma "Tor Vergata," I-00133 Roma, Italy.
- 38 Center for Cosmology, Physics and Astronomy Department, University of California, Irvine, California 92697-2575, USA.
- 39 Department of Physics and Astronomy, University of Denver, Denver, Colorado 80208, USA.
- 40 Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.
- 41 Institut für Astro- und Teilchenphysik and Institut für Theoretische Physik, Leopold-Franzens-Universität Innsbruck, A-6020 Innsbruck, Austria.
- 42 NYCB Real-Time Computing Inc., Lattingtown, New York 11560-1025, USA.
- 43 Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, Spain.
- 44 Department of Physics and Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, USA.
- 45 Department of Physics, 3-34-1 Nishi-Ikebukuro, Toshima-ku, Tokyo 171-8501, Japan.
- 46 Space Science Division, Naval Research Laboratory, Washington, D.C. 20375-5352, USA.
- 47 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, and Università di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 48 Laboratory for Astroparticle Physics, University of Nova Gorica, Vipavska 13, SI-5000 Nova Gorica, Slovenia.
- PMID: 27152783
- DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.161101
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Search for Spectral Irregularities due to Photon-Axionlike-Particle Oscillations with the Fermi Large Area Telescope
M Ajello et al.
Phys Rev Lett.
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doi: 10.1103/PhysRevLett.116.161101.
Epub 2016 Apr 20.
Authors
M Ajello
1
, A Albert
2
, B Anderson
3
4
, L Baldini
2
5
, G Barbiellini
6
7
, D Bastieri
8
9
, R Bellazzini
10
, E Bissaldi
11
, R D Blandford
2
, E D Bloom
2
, R Bonino
12
13
, E Bottacini
2
, J Bregeon
14
, P Bruel
15
, R Buehler
16
, G A Caliandro
2
17
, R A Cameron
2
, M Caragiulo
11
18
, P A Caraveo
19
, C Cecchi
20
21
, A Chekhtman
22
, S Ciprini
20
23
, J Cohen-Tanugi
14
, J Conrad
3
4
, F Costanza
11
, F D'Ammando
24
25
, A de Angelis
26
, F de Palma
11
27
, R Desiante
12
28
, M Di Mauro
2
, L Di Venere
11
18
, A Domínguez
1
, P S Drell
2
, C Favuzzi
11
18
, W B Focke
2
, A Franckowiak
2
, Y Fukazawa
29
, S Funk
30
, P Fusco
11
18
, F Gargano
11
, D Gasparrini
20
23
, N Giglietto
11
18
, T Glanzman
2
, G Godfrey
2
, S Guiriec
31
, D Horan
15
, G Jóhannesson
32
, M Katsuragawa
33
, S Kensei
29
, M Kuss
10
, S Larsson
4
34
, L Latronico
12
, J Li
35
, L Li
4
34
, F Longo
6
7
, F Loparco
11
18
, P Lubrano
20
, G M Madejski
2
, S Maldera
12
, A Manfreda
10
, M Mayer
16
, M N Mazziotta
11
, M Meyer
3
4
, P F Michelson
2
, N Mirabal
31
, T Mizuno
36
, M E Monzani
2
, A Morselli
37
, I V Moskalenko
2
, S Murgia
38
, M Negro
12
13
, E Nuss
14
, C Okada
29
, E Orlando
2
, J F Ormes
39
, D Paneque
2
40
, J S Perkins
31
, M Pesce-Rollins
2
10
, F Piron
14
, G Pivato
10
, T A Porter
2
, S Rainò
11
18
, R Rando
8
9
, M Razzano
10
, A Reimer
2
41
, M Sánchez-Conde
3
4
, C Sgrò
10
, D Simone
11
, E J Siskind
42
, F Spada
10
, G Spandre
10
, P Spinelli
11
18
, H Takahashi
29
, J B Thayer
2
, D F Torres
35
43
, G Tosti
20
21
, E Troja
31
44
, Y Uchiyama
45
, K S Wood
46
, M Wood
2
, G Zaharijas
47
48
, S Zimmer
3
4
; Fermi-LAT Collaboration
Affiliations
- 1 Department of Physics and Astronomy, Clemson University, Kinard Lab of Physics, Clemson, South Carolina 29634-0978, USA.
- 2 W. W. Hansen Experimental Physics Laboratory, Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Department of Physics and SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
- 3 Department of Physics, Stockholm University, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 4 The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 5 Università di Pisa and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa I-56127 Pisa, Italy.
- 6 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 7 Dipartimento di Fisica, Università di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 8 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova, I-35131 Padova, Italy.
- 9 Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei," Università di Padova, I-35131 Padova, Italy.
- 10 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa, I-56127 Pisa, Italy.
- 11 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, I-70126 Bari, Italy.
- 12 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino, I-10125 Torino, Italy.
- 13 Dipartimento di Fisica Generale "Amadeo Avogadro," Università degli Studi di Torino, I-10125 Torino, Italy.
- 14 Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université Montpellier, CNRS/IN2P3, Montpellier, France.
- 15 Laboratoire Leprince-Ringuet, École polytechnique, CNRS/IN2P3, Palaiseau, France.
- 16 Deutsches Elektronen Synchrotron DESY, D-15738 Zeuthen, Germany.
- 17 Consorzio Interuniversitario per la Fisica Spaziale (CIFS), I-10133 Torino, Italy.
- 18 Dipartimento di Fisica "M. Merlin" dell'Università e del Politecnico di Bari, I-70126 Bari, Italy.
- 19 INAF-Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, I-20133 Milano, Italy.
- 20 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
- 21 Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
- 22 College of Science, George Mason University, Fairfax, Virginia 22030, USA and Naval Research Laboratory, Washington, D.C. 20375, USA.
- 23 Agenzia Spaziale Italiana (ASI) Science Data Center, I-00133 Roma, Italy.
- 24 INAF Istituto di Radioastronomia, I-40129 Bologna, Italy.
- 25 Dipartimento di Astronomia, Università di Bologna, I-40127 Bologna, Italy.
- 26 Dipartimento di Fisica, Università di Udine and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, Gruppo Collegato di Udine, I-33100 Udine.
- 27 Università Telematica Pegaso, Piazza Trieste e Trento, 48, I-80132 Napoli, Italy.
- 28 Università di Udine, I-33100 Udine, Italy.
- 29 Department of Physical Sciences, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan.
- 30 Erlangen Centre for Astroparticle Physics, D-91058 Erlangen, Germany.
- 31 NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland 20771, USA.
- 32 Science Institute, University of Iceland, IS-107 Reykjavik, Iceland.
- 33 Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, 3-1-1 Yoshinodai, Chuo-ku, Sagamihara, Kanagawa 252-5210, Japan.
- 34 Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology, AlbaNova, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
- 35 Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC), Campus UAB, E-08193 Barcelona, Spain.
- 36 Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan.
- 37 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma "Tor Vergata," I-00133 Roma, Italy.
- 38 Center for Cosmology, Physics and Astronomy Department, University of California, Irvine, California 92697-2575, USA.
- 39 Department of Physics and Astronomy, University of Denver, Denver, Colorado 80208, USA.
- 40 Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.
- 41 Institut für Astro- und Teilchenphysik and Institut für Theoretische Physik, Leopold-Franzens-Universität Innsbruck, A-6020 Innsbruck, Austria.
- 42 NYCB Real-Time Computing Inc., Lattingtown, New York 11560-1025, USA.
- 43 Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, Spain.
- 44 Department of Physics and Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, USA.
- 45 Department of Physics, 3-34-1 Nishi-Ikebukuro, Toshima-ku, Tokyo 171-8501, Japan.
- 46 Space Science Division, Naval Research Laboratory, Washington, D.C. 20375-5352, USA.
- 47 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, and Università di Trieste, I-34127 Trieste, Italy.
- 48 Laboratory for Astroparticle Physics, University of Nova Gorica, Vipavska 13, SI-5000 Nova Gorica, Slovenia.
- PMID: 27152783
- DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.161101
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Abstract
We report on the search for spectral irregularities induced by oscillations between photons and axionlike-particles (ALPs) in the γ-ray spectrum of NGC 1275, the central galaxy of the Perseus cluster. Using 6 years of Fermi Large Area Telescope data, we find no evidence for ALPs and exclude couplings above 5×10^{-12} GeV^{-1} for ALP masses 0.5≲m_{a}≲5 neV at 95% confidence. The limits are competitive with the sensitivity of planned laboratory experiments, and, together with other bounds, strongly constrain the possibility that ALPs can reduce the γ-ray opacity of the Universe.
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