基于全球磁力计网络的异域场射发多信使搜索
高能天体物理现象
2025-12-11 v2 天体物理仪器与方法
高能物理 - 实验
原子物理
量子物理
摘要
量子传感器网络结合传统天文观测正成为多信使天文学中一种新型手段。本文发展了一种数据驱动方法的通用分析框架，用于建模量子传感器网络对因超标准模型( Beyond the Standard Model, BSM)物理引发的天体信号灵敏度。该分析方法评估传感器之间的相关性，以搜索与天体触发信号（如黑洞 mergers、超级新星或快速射电脉冲）同步的 BSM 信号。与搜索粒子类信号（如微弱暗物质）的天体粒子方法不同，量子传感器对来自异域量子场的波动信号敏感。该分析方法可应用于不同类型的量子传感器网络，如原子时钟、物质波干涉仪和核时钟，这些传感器可探测 BSM 场与标准模型粒子之间许多类型的相互作用。我们运用该分析方法开展了首次直接搜索，利用陆地网络的精密量子传感器探测 BSM 场在黑洞 merger 时的发射。具体而言，我们使用 Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics (GNOME) 对在 2020 年 3 月 11 日由 LIGO/Virgo 检测到的二进制黑洞 merger 信号 (GW200311 115853) 期间产生的异域低质量场 (ELF) 脉冲进行搜寻。该联合的引力波信号预示着 ELF 脉冲到达的时刻，ELF 脉冲与磁力计中费米子自旋的相互作用，从而使 GNOME 成为多信使天文学的工具。我们的搜寻未发现显著事件，因而我们首次给出基于实验室的 ELF 生产与耦合参数组合的限制。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.13919,
title = {A Multi-Messenger Search for Exotic Field Emission with a Global Magnetometer Network},
author = {Sami S. Khamis and Ibrahim A. Sulai and Paul Hamilton and S. Afach and B. C. Buchler and D. Budker and N. L. Figueroa and R. Folman and D. Gavilán-Martín and M. Givon and Z. D. Grujić and H. Guo and M. P. Hedges and D. F. Jackson Kimball and D. Kim and E. Klinger and T. Kornack and A. Kryemadhi and N. Kukowski and G. Lukasiewicz and H. Masia-Roig and M. Padniuk and C. A. Palm and S. Y. Park and X. Peng and M. Pospelov and S. Pustelny and Y. Rosenzweig and O. M. Ruimi and P. C. Segura and T. Scholtes and Y. K. Semertzidis and Y. C. Shin and J. E. Stalnaker and D. Tandon and A. Weis and A. Wickenbrock and T. Wilson and T. Wu and J. Zhang and Y. Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.13919},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 12 figures