用于暗物质轴子搜寻的里德伯原子腔探测器的量子分析

我们对由宇宙轴子、光子和里德伯原子在共振微波腔中相互作用的动力学系统进行了量子计算。我们确定了通过吸收轴子转换光子和热背景光子而被激发到上态的里德伯原子数的时间演化。计算特别考虑了实际实验情况，例如入射束中里德伯原子的运动和均匀分布，以及腔中电场的空间变化。通过这些详细计算，我们阐明了共振腔中轴子-光子-原子相互作用的一些基本方面。然后，利用这些结果，我们恰当地估计了里德伯原子腔探测器的探测灵敏度。这一系统的量子分析使我们能够为使用里德伯原子腔探测器进行暗物质轴子搜寻提供最优的实验设置。