优化回流腔设计以实现低质量轴子暗物质探测器
仪器与探测器
2026-01-29 v1
摘要
轴子暗物质探测器通过微波腔中的共振轴子-光子转换提供探测 QCD 轴子暗物质的主要实验手段。将暗物质探测器灵敏度拓展至低轴子质量仍具有挑战性，因为亚 GHz 频率需要大型谐振腔体积。回流腔提供了一种紧凑的解决方案，但其性能强烈依赖于几何优化。我们对工作在 100 至 500 MHz 范围内的回流腔暗物质探测器设计进行了全面的有限元研究，并以有效扫描时间作为性能指标进行比较。在所研究的构型中，我们识别出一种双攻击几何构型，其有效扫描时间相比传统单杆回流腔实现了约三倍的提升。我们进一步研究了实际实现策略，包括采用一根固定杆和一根可调谐杆的混合设计，该设计在降低机械复杂度的同时保持了扫描时间增益。这些结果展示了增强低质量轴子暗物质探测器灵敏度的途径。
引用
@article{arxiv.2601.20151,
title = {Optimising Re-entrant Cavity Designs for Low Mass Axion Haloscopes},
author = {Raj Aryan Singh and Paige Rose Taylor and Elrina Hartmann and Geoffrey Brooks and Ben T. McAllister},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.20151},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 10 figures