超越磁准静态近似的轴子暗物质探测
高能物理 - 唯象学
2023-08-16 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
已有许多利用大统一尺度衰变常数探测轴子暗物质(DM)的提案，这些提案依赖于在静态实验室磁场存在下相干DM轴子向振荡磁场的转化。关键在于，此类实验——包括ABRACADABRA——迄今都工作在轴子康普顿波长大于实验尺寸的极限下，这使得人们可以采用磁准静态(MQS)方法来建模轴子信号。我们使用有限元方法求解耦合的轴子-电磁运动方程，而不假设MQS近似。我们表明，MQS近似在比朴素MQS极限低两个数量级的频率处就已成为糟糕的近似。辐射损耗降低了原本高谐振读出电路的质量因子，尽管这可通过屏蔽和最小化损耗材料来缓解。此外，与探测器几何结构相关的自谐振改变了拾取系统的电抗特性，导致超越MQS的两类普遍特征：某些频率需要感性而非容性调谐以维持谐振，且探测器本身在高频下成为多极谐振器。考虑到这些特征，对轴子-光子耦合的竞争灵敏度可远远扩展到朴素MQS极限之外。
引用
@article{arxiv.2211.00008,
title = {Detecting axion dark matter beyond the magnetoquasistatic approximation},
author = {Joshua N. Benabou and Joshua W. Foster and Yonatan Kahn and Benjamin R. Safdi and Chiara P. Salemi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.00008},
year = {2023}
}
备注
6+5 pages, 3+9 figures