分子中玻色子暗物质的共振吸收

我们提出了一类新的玻色子暗物质（DM）探测器，其基于小多原子分子气体上的共振吸收。玻色子暗物质对分子的作用如同一个窄带扰动，就像一束强但弱耦合的激光。受激发的分子将吸收的能量以荧光光子的形式发射，这些光子被具有低暗计数率的灵敏光电探测器接收。该装置对任何与电子、光子和原子核耦合的暗物质候选者都很敏感，对于质量在 0.2 eV 到 20 eV 之间的暗物质，其耦合强度可能比当前搜寻提高几个数量级。这种探测器具有极好的固有能量分辨率，并具有多个控制变量——压力、温度、外部电磁场、分子种类/同位素——允许采用强大的背景排除方法以及对潜在暗物质信号的精确研究。所提出的实验不需要使用新型奇异材料或未来技术，而是依赖于成熟的分子光谱学领域以及单光子探测的最新进展。在某些探测器几何结构中，由于非相对论性暗物质场的大空间相干性而产生的协同辐射效应，可以将暗物质诱导的荧光光子紧密聚焦在一个取决于暗物质速度的方向上，这可能允许对我们银河系附近的完整三维速度分布进行详细重建，并进一步排除背景。