CERN 轴子太阳望远镜作为大额外维度的探针

我们探讨了 CERN 轴子太阳望远镜 (CAST) 用于测试大额外维度存在性的潜力。CAST 实验最初被提出用于搜索太阳轴子，灵敏度预计可提供对轴子-光子耦合常数 $g_{a\gamma\gamma}<5\times10^{-11}$ GeV^{-1} 的限制，甚至更低。该界限比当前实验结果严格约一个数量级。该界限首次超越了由天体物理学考虑所决定的限制。作为一项探索轴子质量区域直至约 1 eV 的调谐实验，CAST 也对夸克-夸克等离子体的存在具有敏感性。因此，若至少在两个压力下检测到 X 射线，则可能是大额外维度的特征。基于这一要求，我们发现 CAST 若在 $m_{PQ}<1/(2R)$ 时，可能测试（两个）大额外维度，其常见压缩半径 $R$ 可降至约 250 nm；若 $1/(2R)<m_{PQ}$，则可降至约 370 nm，其中 $m_{PQ}$ 为 Peccei-Quinn 质量。