用于宇宙背景中微子与暗物质的衍射光栅

我们提出了尺寸在$\sim 1$米到100米之间的结构，可剧烈改变宇宙背景中微子（$C\nu B$）的局部分布。这些结构的形状让人联想到海胆：它们由宽度为$w$、长度为$L \gg w$的杆周期性排列在半径为$R\sim L$的球面上构成。这种结构充当衍射相位光栅，并在其中心周围产生一个区域，其中中微子-反中微子不对称度为$\sim k\delta_\nu L$，其中$k$为中微子动量，$\delta_\nu$为中微子折射率偏离1的偏差。该不对称度具有由杆宽设定的梯度。我们发现，对于尺寸合理的结构，局域中微子不对称度相对于朴素标准模型预期可增强$\mathcal{O}(\text{few}\times 10^6)$。这导致产生比我们近期指出的由中微子在地球表面反射所引起的力大$\mathcal{O}(10^3)$倍的力。尽管本文未提出具体的探测方案，我们估计作用在测试质量上的$\mathcal{O}(G_F)$力可接近扭秤或低频谐振子的标准量子极限。最后，我们表明该$C\nu B$衍射器可用作暗物质衍射器。例如，衰变常数$f_a$约$10^9$ GeV的QCD轴子暗物质可被充分衍射，产生梯度力最大可达$C\nu B$所产生力的$\mathcal{O}(10^2)$倍。这是此类首个方案，且我们设计的简单性暗示可能存在我们未想到的显著改进。