利用光子干涉测量轴子梯度（MAGPI）

我们提出了一种针对轴子的新型搜寻技术，该轴子具有对体标准模型电荷 $Q \in \{B,L,B-L\}$ 的 $CP$ 破坏单极耦合 $\tilde{g}_Q$。由物质产生的静态轴子场构型中的梯度通过轴子-光子耦合 $g_{\phi\gamma}$ 诱导无色散圆偏振光子双折射。注入光学或（开放式）射频（RF）法布里-珀罗（FP）腔的圆偏振光会产生相位偏移，其累积量可达腔的精细度：固定的轴子空间梯度阻止了轴子暗物质搜寻中已知的抵消效应。两个注入相反圆偏振光的FP腔之间的相对相位偏移可通过干涉法探测。这一与时间无关的信号可通过改变腔相对于场梯度的取向而调制到非零频率。多波长共计量技术可用于处理色散测量系统误差与噪声源。以地球作为轴子源，我们预估在轴子质量 $m_{\phi} \lesssim 10^{-5} \mathrm{eV}$ 范围内，对耦合乘积 $\tilde{g}_Q g_{\phi\gamma}$ 的探测能力将超越当前约束。若能达到散粒噪声极限灵敏度，使用高精细度RF FP腔的实验可在质量 $m_\phi \lesssim 4\times 10^{-11} \mathrm{eV}$ 范围内，对 $\tilde{g}_Q g_{\phi\gamma}$ 的新参数空间深入约 $\sim 10^{5}$ 倍。