CAST 中使用 $^4$He 填充的新太阳轴子搜寻

CERN 轴子太阳望远镜（CAST）在一台翻新 LHC 测试磁体的 9 T 磁场中搜寻 $a\to\gamma$ 转换，该磁体可指向太阳。两个平行磁孔可填充压力可调的氦气，以使 X 射线折射质量 $m_\gamma$ 匹配轴子搜寻质量 $m_a$。在真空阶段（2003–2004，对 $m_a\lesssim0.02$ eV 最优）之后，我们在 2005–2007 使用 $^4$He 覆盖 0.02–0.39 eV 质量范围，在 2009–2011 使用 $^3$He 扫描 0.39–1.17 eV。在改进探测器和屏蔽后，我们于 2012 年回到 $^4$He，以研究约 0.2 eV 附近的窄 $m_a$ 范围（早先搜索的“候选设置”）以及 0.39–0.42 eV（使用 $^4$He 可达到的轴子质量上限范围），从而针对 KSVZ 模型“跨越轴子线”。我们依据压力设置将对轴子-光子耦合的极限改进到 $g_{a\gamma}< 1.47\times10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$（95% C.L.）。自 2013 年起，我们回到真空并旨在显著提高灵敏度。