利用 Parkes 脉冲星计时阵列对暗光子暗物质的高精度搜寻

尽管经过数十年的实验努力，暗物质的性质仍不明了。暗物质候选者的质量可跨越很宽范围，其与标准模型部门的耦合也不确定。所有这些未知使暗物质的探测极具挑战。超轻暗物质，质量 $m \sim10^{-22}$ eV，被提出以调和观测与冷暗物质范式下小尺度结构模拟预言之间的分歧，同时与其他观测一致。由于其大的 de Broglie 波长和在星系内大的局域占据数，超轻暗物质表现为一个相干振荡的背景场，其振荡频率依赖于质量。若暗物质粒子是自旋-1 暗光子，如 $U(1)_B$ 或 $U(1)_{B-L}$ 规范玻色子，它可诱导一个外部振荡力并导致检验质量的位移。这种效应将以来自高稳定毫秒脉冲星的射电脉冲到达时间的周期性变化形式被观测到。在本研究中，我们利用 Parkes 脉冲星计时阵列收集的 26 颗脉冲星的 14 年高精度观测，搜寻超轻暗光子暗物质（DPDM）的证据。虽未发现统计显著信号，我们对 $U(1)_B$ 和 $U(1)_{B-L}$ DPDM 的耦合常数给出了限制。与其他实验相比，当暗光子质量小于 $3\times10^{-22}$~eV（$10^{-22}$~eV）时，我们研究中得到的无量纲耦合常数 $\epsilon$ 的限制对 $U(1)_{B}$（$U(1)_{B-L}$）情形改善了至多两个数量级。