利用引力波实验探测宏观暗物质
宇宙学与河外天体物理
2023-12-07 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
摘要
我们研究了当前与未来引力波（GW）实验中宏观暗物质（DM）的信号。质量约 kg、且饱和本地 DM 密度的过境 DM 有可能被 GW 探测器探测到，这取决于探测器的基线长度与介导相互作用的力的强度。在激光干涉仪背景下，我们推导了由过境 DM 引起的规范不变可观测量，包括 Shapiro 效应（光子传播期间累积的引力时间延迟），并恰当考虑了干涉仪臂内有限的光子传播时间。特别地，我们发现对于短基线干涉仪如 Holometer 和 GQuEST，Shapiro 效应可能占主导。我们还发现，如 Cosmic Explorer 和 Einstein Telescope 等拟议实验可约束 DM 与重子间的第五种力，其强度水平比引力强约 倍，例如对于质量为 kg 级、第五力作用范围为 m 的 DM。
引用
@article{arxiv.2306.13122,
title = {Macroscopic Dark Matter Detection with Gravitational Wave Experiments},
author = {Yufeng Du and Vincent S. H. Lee and Yikun Wang and Kathryn M. Zurek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13122},
year = {2023}
}
备注
41 pages, 6 figures; v2: Virgo data added, Holometer data updated, Figs. 3, 4, and 6 updated, conclusions unchanged, matches journal version