SUPAX 实验概念设计报告

SUPerconduction AXion search experiment（Supax）是一种探寻类轴子（axion-like particles, ALPs）的探测装置，这些粒子是暗能量的候选者，也是解决强 CP 问题的解决方案。ALPs 预言与光子耦合，通过置于强磁场中的电磁腔体内进行共振转换来实现探测。Supax 采用 12 T 磁场和可调超导腔体，共振频率范围为 2 GHz 至 7.2 GHz，从而实现对质量为 8 $\mu$eV 至 30 $\mu$eV 轴子的探寻。基于压电电机和气压调节的调谐机制，允许同时扫描最多三个频率，显著提高搜索效率。本文介绍了 Supax 实验的技术设计、初步研发工作以及原型实验结果。具体而言，我们排除了质量约为 $35\,\mu$eV 的暗光子，其动力学混合参数 $\chi > 5\cdot 10^{-14}$，即尚未被之前研究覆盖的参数空间。