原子集成器用于探测微波暗光子的灵敏搜索

暗光子是光暗物质的热门候选者，可能通过与标准模型 粒子通过动力学混合相互作用来检测。我们提出了一种可行的检测方法，通过非破坏性地探测这些动力学混合引起的原子集成器的量子态转变。与通过探测单个原子探测器中动力学混合引起的量子激发相比，包含 $N$ 个原子的集成器可理论上提高探测灵敏度，提升约 $\sqrt{N}$ 倍。具体而言，我们表明，暗光子无论在厘米波段还是毫米波段，都可以通过由液态氦表面态电子构成的人工原子集成器探测器进行探测。估计显示，若可检测的转变概率为 $10^{-4}$，则包含 $10^8$ 个被捕获电子的实验表面态电子，可能在大约两个月内，用于探测 $18.61-26.88$ $\mu$eV 和 $496.28-827.13$ $\mu$eV 范围内的暗光子。相应的可达灵敏度分别为 $10^{-14} \sim 10^{-13}$ 和 $10^{-12} \sim 10^{-11}$，可信程度可超过 95\%。原则上，该提议也可推广到其他原子集成器探测器，用于探测不同频段的暗光子。