超导体与正常导体中的轴子-辐射转换

我们提出了一种探测暗物质轴子的方法。它利用强磁场下的超导体。众所周知，暗物质轴子在磁场下会诱导出振荡电场。该电场正比于磁场，并使导体中的带电粒子振荡，从而产生电磁场辐射。辐射通量取决于诱导电场的大小以及导体中存在的带电粒子数量。我们表明超导体中的电场本质上与真空中诱导的电场相同，其正比于磁场，且因迈斯纳效应仅存在于表面。另一方面，尽管磁场可穿透正常导体，但由于趋肤效应，振荡电场仅存在于导体表面，其表面诱导电场强度等于真空中的值。我们通过求解轴子与由 Ginzburg-Landau 模型描述的库珀对耦合的电磁场方程，得到超导体中的电场；正常导体中的电场通过求解导体中与轴子耦合的电磁场方程得到。我们比较了同尺寸圆柱形超导体与正常导体的辐射通量，发现超导体的辐射通量比正常导体大一百倍。我们还表明，当使用超导谐振腔时，腔内产生的辐射能量比正常导电谐振腔大两个数量级。