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从极低频地磁场中搜索轴子暗物质

高能物理 - 唯象学 2025-04-23 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

地球的自然环境可以作为超轻轴子暗物质的灵敏探测器。当质量在1×1015eV1\times10^{-15}\,{\rm eV}1×1013eV1\times10^{-13}\,{\rm eV}之间的轴子穿过地球时,它们与全球地磁场相互作用,通过轴子-光子耦合在极低频范围(0.30.3--30Hz30\,{\rm Hz})内产生电磁波。本文是参考文献~\cite{Taruya:2025zql}的一系列配套论文之一,重点介绍了轴子信号的数据分析方法和搜索结果。利用配套研究中对轴子诱导电磁谱的理论预测,我们分析了该频段地磁场的长期观测数据以搜索轴子诱导信号。我们的分析识别出65个信噪比大于3的持续信号候选者。除了这些候选者,我们还在轴子质量约为3×1014eV3 \times 10^{-14}\,{\rm eV}处,对轴子-光子耦合参数设置了新的上限,显著改进了之前CAST实验的约束,最多提高了两个数量级,达到gaγ4×1013GeV1g_{a\gamma} \lesssim 4\times10^{-13} \,{\rm GeV}^{-1}

关键词

引用

@article{arxiv.2504.07559,
  title  = {Axion dark matter search from terrestrial magnetic fields at extremely low frequencies},
  author = {Atsushi Nishizawa and Atsushi Taruya and Yoshiaki Himemoto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07559},
  year   = {2025}
}

备注

19 pages, 12 figures, minor changes