使用无序介电吸收体的暗物质晕镜

轴子和暗光子等轻暗物质候选者通常会与电磁学耦合，从而产生暗物质到光子的转换，这成为一项关键的搜索策略。除了在腔体和电路中的共振转换外，轻暗物质玻色子还能在材料界面上高效地转换为光子，其宽带功率与这些界面的总面积成正比。在本工作中，我们利用界面转换开发了一种新的实验性暗物质探测器设计：无序介电探测器。我们证明，充满介电粉末的体积是轴子到光子或暗光子到光子转换的高效、稳健且宽带的目标。我们在小体积 2D 和 3D 无序系统中进行了半解析和数值研究，以计算作为暗物质质量函数的转换功率。我们还根据无序材料的体性质讨论了聚集到灵敏光电探测器上的功率，这使得表征跨越宽波长范围的预测暗物质到光子转换率成为可能。最后，我们提出了 DPHaSE：介电粉末晕镜 SNSPD 实验，它由无序介电目标、否决系统和光子收集室组成，旨在最大化粉末目标与低噪声超导纳米线单光子探测器（SNSPD）之间的耦合。在 10 meV-eV 质量范围内，其预计探测范围对 QCD 轴子-光子耦合敏感，并且对暗光子暗物质的约束比当前限制高出多达 5 个数量级。