用于直接探测超轻矢量暗物质的差分扭秤传感器

质量范围在 $\sim 10^{-22}$ eV/$c^2$ 到 $\sim 1$ eV/$c^2$ 之间的超轻玻色子是具有充分理论依据的、类波动的暗物质候选者。由于质量极小且与标准模型的耦合微弱，质量较低端的粒子在实验中探索较少。我们提出了一种采用双扭摆的传感器，用于直接探测 U(1)$_{B\!-\!L}$ 规范玻色子暗物质。得益于其在共模抑制和差分角灵敏度方面的优势，该传感器能在 $\sim 10^{-2}$-$10$ Hz 频段内实现增强的差分扭矩灵敏度。我们描述了该差分扭秤传感器的设计，并给出了在 $\sim 10^{-17}$-$10^{-13}$ eV/$c^2$ 质量范围内，对与重子数减去轻子数 ($B\!-\!L$) 耦合的超轻暗物质场的估计灵敏度。在采用米级扭摆臂和千克级检验质量的装置下，对于质量约为 $\sim 10^{-15}$ eV/$c^2$ 的玻色子，其对耦合常数 $g_{B\!-\!L}$ 的预期约束可达 $\sim 10^{-27}$。