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利用精密测量工具探测暗物质波

原子物理 2018-05-02 v3 宇宙学与河外天体物理 天体物理仪器与方法 高能物理 - 唯象学 仪器与探测器

摘要

维里化超轻场(VULFs)是可行的冷暗物质候选者,包括标量和赝标量玻色场,如轴子和伸缩子。对VULFs的直接搜寻依赖于低能精密测量工具。先前的提案侧重于在单个设备中以VULF康普顿频率探测VULF信号的相干振荡,而本文考虑此类设备的网络。VULFs本质上是暗物质波,因此携带时间和空间相位信息。从而,使用精密测量工具网络可改善发现范围。为形式化这一想法,我在标准晕模型框架下推导了超轻暗物质场的时空两点关联函数。由于VULFs是高斯随机场,推导的两点关联函数完全确定了N点关联函数。对于相干长度内Nd个设备的网络,与单个设备相比灵敏度可提高√Nd倍。进一步,我推导了单个设备的VULF暗物质信号轮廓。由于大质量非相对论玻色子的抛物线色散关系,所得线型强不对称。我讨论了将发现范围扩展到高于实验采样率的VULF频率的混叠效应。给出了灵敏度估计并发展了随机场信噪比(SNR)统计量。最后,我考虑了所发展形式体系在原子钟及其网络中的应用。

关键词

引用

@article{arxiv.1605.09717,
  title  = {Detecting dark matter waves with precision measurement tools},
  author = {Andrei Derevianko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1605.09717},
  year   = {2018}
}

备注

16 pages, 5 figs. Revised and expanded version