利用光学量子传感器搜寻超轻轴子暗物质的灵敏度
仪器与探测器
2023-10-30 v1
摘要
基于激光和碱金属原子的光学量子传感器是一种灵敏的环境温度磁力计，可在 kHz 和 MHz 频率下与电感-电容(LC)电路结合用于轴子暗物质搜寻。我们此前已研究了使用我们实验室构建的 fT 噪声 OQS 的 LC 电路-OQS 轴子探测器对超轻轴子暗物质可能达到的灵敏度。在本文中，我们研究了性能接近 10 aT/ 基本量子噪声水平的 OQS 潜在可达到的灵敏度。为利用量子极限 OQS，LC 电路必须由超导体制成并冷却至几 K 的低温。在考虑了先进轴子探测器的固有噪声并表征了可能的背景噪声后，我们估计此类实验能够探测 10 neV 附近未探索质量范围内的基准 QCD 轴子模型。达到如此高的灵敏度是一项艰巨的任务，因此我们使用大口径磁体以及由室温 LC 电路和商用 OQS 单元组成的原型轴子探测器进行了一些初步实验。本文详细描述了该原型实验及其对轴子的预计灵敏度。
引用
@article{arxiv.2304.03418,
title = {Sensitivity of ultralight axion dark matter search with optical quantum sensors},
author = {Young Jin Kim and Leanne Duffy and Igor Savukov and Ping-Han Chu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.03418},
year = {2023}
}