利用原子梯度仪探测暗物质的引力特征

我们研究了在拟议的长基线原子梯度仪中，从超轻到超重质量范围内暗物质的纯引力特征，重点关注地面设计，如 AION-km 和 MAGIS-km，以及天基概念，如 MAGIS-space、AEDGE 和 AEDGE+。由于其卓越的加速度灵敏度，并取决于天体物理背景，类似 AEDGE+ 的探测器可以探测到一个暗物质子成分，该子成分占本地暗物质能量密度的 $\mathcal{O}(10\%)$，并由质量在 $10^6$~kg 到 $10^{10}$~kg（$10^{-25}~M_\odot\lesssim M \lesssim 10^{-21}~M_\odot$）之间的致密团块构成，这位于暗物质模型空间中一个未被探索的区域。此外，由于引力观测量依赖于空间分离的原子云所测量的相对引力时间延迟，我们发现原子梯度仪对超轻暗物质的能量密度和压力涨落所引发的快速振荡时空扰动，在参数上比激光干涉仪（如 LIGO 和 LISA）更敏感。取决于天体物理背景，一个类似于 AEDGE+ 的探测器可以探测到质量 $m\lesssim 10^{-17}$~eV 的暗物质超密度，其密度为当地暗物质能量密度的 $\mathcal{O}(10)$ 倍。