Advanced LIGO、LISA与Cosmic Explorer作为暗物质换能器

我们提出一种方法，通过精细结构常数和电子质量调制来直接搜寻与引力波干涉仪相互作用的标量场超轻暗物质。这种调制在由暗物质粒子质量决定的频率下在固体材料中诱导有效应变。我们研究了在LIGO探测器中使用通常用于预稳定激光频率的固体腔来寻找此类效应的前景，并给出了投影上限。我们将其与GEO600的先前限制、LIGO分束器中类似应变的可能限制，以及来自即将进行的实验（如LISA、Cosmic Explorer和升级版固体腔）的潜在限制相联系。我们发现，借助Advanced LIGO的灵敏度，利用LIGO中固体腔和分束器的两次搜索组合，可在$m_\text{DM} \sim 10^{-13}\,\mathrm{eV}/\mathrm{c}^2$处对暗物质耦合给出具有竞争力的上限$\left\vert d_{m_e}+d_e\right\vert \sim 0.2$；未来的实验可将此上限降低至$\sim10^{-3}$。