利用 $\texttt{SQWARE}$ 量子半导体腔体探测 meV 级强磁性轴

Jaanita Mehrani; Tao Xu; Andrey Baydin; Michael J. Manfra; Henry O. Everitt; Andrew J. Long; Kuver Sinha; Junichiro Kono; Shengxi Huang

利用 $\texttt{SQWARE}$ 量子半导体腔体探测 meV 级强磁性轴

高能物理 - 唯象学 2025-09-19 v1 宇宙学与河外天体物理介观与纳米尺度物理仪器与探测器量子物理

作者: Jaanita Mehrani , Tao Xu , Andrey Baydin , Michael J. Manfra , Henry O. Everitt , Andrew J. Long , Kuver Sinha , Junichiro Kono , Shengxi Huang

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摘要

我们提出了一种基于在人造量子半导体异质结构中通过逆Primakoff效应实现轴子-光子转换的 Semiconductor-Quantum-Well Axion Radiometer Experiment ( $\texttt{SQWARE}$ )——一种用于直接探测meV质量范围轴子暗物质的新型实验平台。中心辐射仪包含一个GaAs/AlGaAs多量子阱结构，形成磁致等离子体腔体，内含高迁移率二维电子气，这实现了在太赫兹频段可调的epsilon-near-zero共振。通过控制腔体在强外部磁场中的取向，可实现共振频率和轴子诱导电流的 $\textit{in situ}$ 优化，无需复杂的机械调节即可高效扫描宽广的质量范围。轴子诱导的电磁信号从磁致等离子体腔体中辐射出来，由领先的光电探测器检测。我们阐述了共振增强的理论依据，详尽描述实验设计与仿真基准，并预测了 $\texttt{SQWARE}$ 在几种实际配置下的灵敏度。我们的结果表明， $\texttt{SQWARE}$ 能够探测那些被广泛认可的量子色动力学轴子参数空间，弥补了meV质量范围直接探测中的关键空白。

关键词

轴子暗物质量子半导体腔体探测器逆Primakoff效应磁致等离子体腔

引用

@article{arxiv.2509.14320,
  title  = {Probing the meV QCD Axion with the $\texttt{SQWARE}$ Quantum Semiconductor Haloscope},
  author = {Jaanita Mehrani and Tao Xu and Andrey Baydin and Michael J. Manfra and Henry O. Everitt and Andrew J. Long and Kuver Sinha and Junichiro Kono and Shengxi Huang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14320},
  year   = {2025}
}

备注

5+19 pages, 3+15 figures

利用 $\texttt{SQWARE}$ 量子半导体腔体探测 meV 级强磁性轴

摘要

关键词

引用

备注

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