利用双NMR型实验进行轴子的产生与探测

通过轴向流相互作用与核自旋耦合的轴子，可以利用核磁共振（NMR）技术进行产生和探测。在这一方案中，一个设备中由真实振荡磁场驱动的原子核作为轴子源，它可以驱动附近自旋极化样品中的 NMR，该样品由灵敏的磁强计进行探测。我们研究了通过这种方法探测轴子的前景，并确定了两个可带来令人信服的探测灵敏度的关键特征。首先，产生的轴子场的梯度可以很大，由距源的反距离设定。在近场区，它简化为源几何尺寸的倒数。其次，由于产生的轴子场是在已知频率下产生的，探测介质可以精确调谐到该频率，从而实现长时间的探测。我们表明，一对在 15 天积分时间内运行的厘米级 NMR 设备的实验灵敏度已经可以超越现有的轴子-核子耦合的天体物理界限。使用 10 个厘米级 NMR 设备仅需 1 小时的积分时间即可达到类似的灵敏度。这些双 NMR 配置能够探测很宽范围的轴子质量，最高可达与源和传感器之间反距离相当的质量值。