用于轴子暗物质探测的轴子准粒子
高能物理 - 唯象学
2024-11-13 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
强关联电子
摘要
已有建议指出某些反铁磁拓扑绝缘体含有轴子准粒子（AQs），且此类材料可用于探测轴子暗物质（DM）。AQ 是一种与电磁 Chern-Simons 项耦合的纵向反铁磁自旋涨落，在施加磁场时会导致 AQ 与电场之间的质量混合。计算了电磁边界条件以及透射和反射系数。提出了一种将损耗纳入该系统的模型，并计算出由此产生的线宽。展示了如何借助透射光谱学测量材料的共振频率与阻尼系数，并确证 AQ 的存在。色散关系与边界条件允许轴子 DM 向 THz 光子的共振转换，且材料体积与共振频率无关，而共振频率可通过施加磁场调谐。利用包括损耗在内的现实材料性质，进行了轴子 DM 探测的参数研究，计算了增强幅度与带宽。该方案可利用当前及近未来技术在 1 至 10 meV 质量范围内探测轴子 DM。
引用
@article{arxiv.2102.05366,
title = {Axion Quasiparticles for Axion Dark Matter Detection},
author = {Jan Schütte-Engel and David J. E. Marsh and Alexander J. Millar and Akihiko Sekine and Francesca Chadha-Day and Sebastian Hoof and Mazhar Ali and Kin-Chung Fong and Edward Hardy and Libor Šmejkal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.05366},
year = {2024}
}
备注
78 pages + appendices, v2: reference list extended, added one more case to fig 23