轴子暗物质与量子霍尔效应中的平台-平台转变

轴子暗物质不可避免地会在使用强磁场的量子霍尔效应实验中产生电磁辐射。尽管这些发射非常微弱，但我们使用QCD轴子模型证明，它们在低温（低于100 mK）下影响具有大面积（大于10⁻³ cm²）的二维电子系统中的平台-平台转变。通过分析先前显示转变宽度ΔB随温度和微波频率变化而饱和的实验，我们提供了轴子存在的证据。值得注意的是，在大多数没有轴子效应的实验中，饱和频率fₛ(T)在100 mK或更高温度以及10⁻³ cm²或更小的系统尺寸下小于1 GHz。此外，频率fₛ(T)随温度降低或系统尺寸增大而减小。然而，有实验显示在低温35 mK和霍尔条大面积6.6×10⁻³ cm²的条件下，饱和频率fₛ(T)≈2.4 GHz。这一约2.4 GHz的相同频率也在不同的平台转变和不同尺寸的霍尔条中被观察到。这些意外结果是由轴子微波引起的。饱和频率fₛ=mₐ/2π≈2.4 GHz意味着轴子质量mₐ≈10⁻⁵ eV。通过将轴子效应与转变宽度ΔB上的热效应进行比较，我们证明了在低于50 mK的低温下轴子效应主导热效应。轴子效应的主导归因于轴子能量的显著吸收，该吸收与参与电子数的平方成正比。