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基于 SPACE 实验的轴子暗物质新限值

高能物理 - 实验 2025-10-29 v2

摘要

轴子是一种尚未被发现的粒子,是 Peccei-Quinn 理论中流行的暗物质候选者。本文介绍了首个在德国进行的 "Student Project for an Axion Cavity Experiment" (SPACE) 对轴子暗物质的搜索。该假设粒子被搜索于 16.626 μeV16.626~\mathrm{\mu eV}16.653 μeV16.653~\mathrm{\mu eV} 的质量范围,对应频率范围为 4.020 GHz 至 4.027 GHz,使用磁场为 14 T 的共振腔体。未发现显著信号,这允许我们在 95% 置信水平下排除轴子-光子耦合 gaγγ=14.61013 GeV1g_{a\gamma\gamma} = 14.6 \cdot 10^{-13}~\mathrm{GeV}^{-1} 用于整个质量范围,以及 gaγγ=2.8111013 GeV1g_{a\gamma\gamma} = 2.811 \cdot 10^{-13}~\mathrm{GeV}^{-1} 在峰值灵敏度下。此限值超过了之前的约束,提升了两个数量级。

关键词

引用

@article{arxiv.2506.18411,
  title  = {A new Limit for Axion Dark Matter with SPACE},
  author = {M. A. Akgümüs and N. Salama and J. Egge and E. Garutti and M. Maroudas and L. H. Nguyen and D. Leppla-Weber},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2506.18411},
  year   = {2025}
}