基于磁子量子非破坏探测的轴子搜寻

轴子为强 CP 问题提供了解决方案，并且是暗物质的主要候选粒子之一。本文提出了一种基于磁子（即固体中集体自旋激发的量子）量子非破坏探测的轴子探测方案，该磁子预期由 Dine-Fischer-Srednicki-Zhitnitsky (DFSZ) 模型所预言的轴子-电子相互作用激发。原型探测器由作为电子自旋靶的铁磁球与超导量子比特组成。二者均嵌入微波腔中，从而在铁磁晶体中的均匀静磁模与量子比特之间产生相干有效相互作用。在 95% 置信水平下，对轴子质量 $33.117$$\mu$eV $<m_{a}<33.130$$\mu$eV，得到了轴子与电子耦合常数的上限为 $g_{aee}<2.6\times10^{-6}$。