利用詹姆斯·韦伯太空望远镜探测暗光子暗物质
高能物理 - 唯象学
2026-02-11 v3 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
高能物理 - 实验
摘要
本研究提出利用红外频段中高度灵敏的红外光探测器（如詹姆斯·韦伯太空望远镜, JWST）探测暗光子暗物质（DPDM）。DPDM的存在会导致反射面和探测器内部电子振荡，进而产生频率几乎等与DPDM质量相同的单色电磁波。运用定位相近似法，可证明当反射面尺寸显著大于电磁波波长时，给定位置处的电磁波场主要来源于垂直于相对位置向量的表面单元。这一简化使电磁波计算简化为射线光学。通过细致分析DPDM在JWST各光学部件上产生光子的机制，我们发现这些光子对检测信号的贡献可忽略不计。然而，我们提出修改JWST镜面配置，以实现DPDM诱导光子聚焦至探测器。该方法可应用于未来空间望远镜的地面测试阶段。以JWST参数为例，在10-500 THz频率范围内，95%置信水平下可实现DPDM-光子混合常数的上限约为，揭示了在地面测试阶段，未来空间望远镜对于DPDM探测具有强大的潜力，其灵敏度较XENON1T结果和太阳冷却限提高了1-2个数量级。
关键词
引用
@article{arxiv.2402.17140,
title = {Direct Detection of Dark Photon Dark Matter with the James Webb Space Telescope},
author = {Haipeng An and Shuailiang Ge and Jia Liu and Zhiyao Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.17140},
year = {2026}
}