利用超高频引力波搜寻轻原初黑洞暗物质

轻原初黑洞可能构成我们宇宙中暗物质的主导组分。本文批判性地评估了计划中及未来的超高频波段引力波探测器能否约束由亚太阳质量原初黑洞组成的暗物质比例。采用最先进的原初黑洞并合率描述，我们将各种信号与当前运行和计划中的探测器进行比较。正如文献中已指出的，我们的发现确认，利用当前已有和正在运行的方案探测单个原初黑洞并合仍然困难。当前涉及在静态磁场和微波腔中将引力波转换为电磁波的提案，相对于来自原初黑洞的最强引力波信号存在数个数量级的技术差距。然而，我们指出，近期一项涉及谐振LC电路的提案在$(1\div 100) \, \text{MHz}$范围内的单个并合探测前景方面代表最佳选项。在同一频率范围内，我们注意到涉及谐振腔的替代装置（其概念目前处于开发阶段）可能代表探测单个并合事件的有前景技术。我们还表明，仅当所提出的Gaussian束探测器的理论灵敏度得以实现时，才可能探测到由未分辨双星产生的随机引力波背景。此类探测器的可行性受多种注意事项制约，但或能够排除星体质量原初黑洞暗物质的一些情形。我们得出结论：推进超高频波段引力波探测器的专门研究与发展仍然具有动机，并可能带来针对轻原初黑洞存在性的新探测手段。