利用激光干涉引力波探测器长基线腔的隐光子测量

我们提出一种新应用，利用激光干涉引力波~(GW) 探测器中的长基线和高功率腔来搜索 WISPs（弱相互作用亚电子伏特粒子），例如被称为隐光子的隐 U(1) 规范玻色子。该方法基于光穿墙实验原理，适用于波长为 1064 或 532 nm 的激光。假设采用过渡边缘传感器 (TES) 测辐射热计作为探测器，其暗计数率和效率分别设为 $0.000001~\mathrm{s^{-1}}$ 和 0.75。TES 测辐射热计具有足够的灵敏度来搜索低质量隐光子。我们假设在隐光子的再生区安装再生腔，其反射次数和长度分别设为 1000 次以及 10、100 和 1000 m。我们发现，第二代半和第二代引力波实验（如带有再生腔和 TES 测辐射热计的 KAGRA 和 Advanced LIGO）可实现该探测。在使用再生镜的情况下，这些实验在 95% 置信水平下，对质量为 $2 \times 10^{-5}$ eV 的隐光子设定了耦合常数 $\chi = 2 \times 10^{-9}$ 的预期下界。第三代探测器 Einstein Telescope 将在 95% 置信水平下，于质量 $1 \times 10^{-5}$ eV 处达到 $\chi = 1 \times 10^{-9}$。尽管再生腔的运行和建造需要专门的光学配置，但用于引力波探测的腔有望在发现隐光子方面展现出巨大潜力。