通过超流体 $^3$He 铁磁相与量子测量技术探测轴子

我们提议利用超流体 $^3$He 的铁磁 A1 相中的核自旋激发来探测轴子暗物质。该方法引人注目之处在于它对轴子-核子耦合敏感，而这是为解决强 CP 问题而引入的 QCD 轴子最重要的特征之一。我们回顾了核自旋激发的量子力学描述，并将其应用于轴子诱导的自旋激发率的估计。我们还详细描述了一种可能的自旋激发探测方法，并表明终态压缩与约瑟夫森参量放大器及零差测量的结合可提高灵敏度。结果表明，该方法对质量为 $O(1) \, \mu \mathrm{eV}$ 的轴子暗物质具有良好的灵敏度，具体取决于外磁场的大小。我们估计了达到 QCD 轴子参数空间所需的实验装置参数，例如探测器体积和压缩幅度。