利用多重随机力探测悬浮动力学及其在光学悬浮实验中探测暗物质的简单应用

若地球环境被暗物质所渗透，悬浮过程将受到归因于暗物质的阻尼力与涨落作用。本文研究了具有多重随机力（包括热阻力、光子反冲、反馈等）的悬浮动力学，假设所有这些力均满足涨落-耗散定理。总阻尼与随机阻尼系数之比可将悬浮动力学与仅涉及单一随机力的情形区分开来。本文对加热与冷却过程进行了公式化推导，以确定温度变化的极限。通过对所有随机力来源的全面考察，揭示出暗物质碰撞不能类比于流体动力学来处理。此外，本文还进行了细致的分析，阐明了基本转移截面与宏观转移截面之间的复杂关系。虽然暗阻尼系数受到悬浮粒子质量的抑制，但散射可根据组成微观粒子的尺度、原子形态因子以及静态结构因子得到相干增强。因此，暗阻尼有望为探测基本粒子的宏观强度提供有价值的线索。我们提出了悬浮实验方案，并采用线性估计来提取暗阻尼系数。利用现有的悬浮实验结果，我们证明暗物质的基本转移截面可以达到 $\sigma^{\rm D}_{T}\lsim {\cal O}(10^{-26})\rm cm^2$ 的量级。