基于金刚石中氮空位中心的核自旋计量：用于轴子暗物质探测

我们提出了一种直接探测轴子暗物质的方法，利用金刚石中氮空位中心。具体而言，我们利用氮核自旋的计量技术来探测轴子-核子相互作用。这通过为暗物质搜索设计的协议实现，引入了一种基于氮空位中心的量子感测新方法。虽然常规磁感测中，磁场与核自旋的耦合强度仅为电子自旋的三个数量级，但轴子与核自旋的相互作用强度与电子自旋的相互作用强度相同数量级。此外，我们可以利用核自旋的长相干时间来进行轴子暗物质探测。我们表明，该方法对频率范围 $\lesssim 100\,\mathrm{Hz}$ 对应的轴子质量 $m_a \lesssim 4\times 10^{-13}\,\mathrm{eV}$ 具有灵敏度。我们给出了该方法对轴子-中子和轴子-质子耦合的探测极限，并与其他提出的想法进行了比较讨论其重要性。