利用CAPP主轴子实验在1 GHz以上对轴子暗物质进行广泛搜索
高能物理 - 实验
2024-02-21 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
我们报告了在轴子与精密物理研究中心（CAPP）进行的超过1 GHz的轴子暗物质高灵敏度搜索。利用轴子与光子耦合的腔体共振搜索，探索了1.025 GHz（4.24 μeV）至1.185 GHz（4.91 μeV）的频率（质量）范围。我们在该领域引入了多项创新，展示了优化轴子晕镜所有相关参数的实用方法，扩展了现有技术。CAPP的12 T磁体孔径为320 mm，由Nb₃Sn和NbTi超导体制成，包围着一个37升的超轻铜腔，预计可将DFSZ轴子转换为每秒约10²个微波光子。一台强大的稀释制冷机能够将核心系统保持在40 mK以下，结合量子噪声限制的读出电子学，实现了约200 mK或更低的总系统噪声，这对应于轴子带宽内每秒约4×10³个光子的背景。所有这些改进的结合提供了前所未有的搜索性能，在该频率范围内对轴子-光子耦合施加了迄今为止最严格的排除限制。这些结果也表明，该实验能力适用于在1 GHz以上对轴子暗物质进行高灵敏度搜索。
引用
@article{arxiv.2402.12892,
title = {Extensive search for axion dark matter over 1\,GHz with CAPP's Main Axion eXperiment},
author = {Saebyeok Ahn and JinMyeong Kim and Boris I. Ivanov and Ohjoon Kwon and HeeSu Byun and Arjan F. van Loo and SeongTae Par and Junu Jeong and Soohyung Lee and Jinsu Kim and Çağlar Kutlu and Andrew K. Yi and Yasunobu Nakamura and Seonjeong Oh and Danho Ahn and SungJae Bae and Hyoungsoon Choi and Jihoon Choi and Yonuk Chong and Woohyun Chung and Violeta Gkika and Jihn E. Kim and Younggeun Kim and Byeong Rok Ko and Lino Miceli and Doyu Lee and Jiwon Lee and Ki Woong Lee and MyeongJae Lee and Andrei Matlashov and Pallavi Parashar and Taehyeon Seong and Yun Chang Shin and Sergey V. Uchaikin and SungWoo Youn and Yannis K. Semertzidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.12892},
year = {2024}
}
备注
A detailed axion dark matter article with 27 pages, 22 figures