中子-隐藏中子振荡的量子干涉探针

暗物质的本质仍是粒子物理和天体物理学中的重要问题。隐藏子标准模型的扩展预测一种中子的中性伴生物，其与普通中子的弱混合会诱导可见态和暗质子态之间的振荡。我们表明，宏量子干涉仪提供了对这一现象的直接且可实验访问的探针。具体而言，一个具有非常冷中子的 Mach-Zehnder 干涉仪将中子-隐藏中子振荡转换为可测量的相位依赖强度调制。通过结合受控相位位移与可调磁场和材料势，实验 setup 使得对隐藏子参数空间的共振探索成为可能。我们发现，现有的冷中子设施可将混合幅值探测到 $\epsilon_{nn'} \sim 10^{-14}\,\mathrm{eV}$ 的量级，以质子质量分裂 $\delta m \sim 10^{-9}\,\mathrm{eV}$ 为条件。这访问了一个此前尚未被探索的 参数空间，该空间与质子暗物质情景相关。这些结果确立了中子干涉仪作为测试隐藏子物理的精密实验室工具。