利用等离激元超表面和金刚石NV色心模拟轴子诱导电磁信号探测

轴子是弱相互作用暗物质的有力候选者。迄今为止，高灵敏度的实验室实验和天体物理观测已经排除了轴子质量和光子耦合参数空间中的很大一部分。然而，在约对应于太赫兹频率轴子场振荡的0.01-1eV较高质量范围内搜寻轴子仍然是一个挑战。本工作通过数值模拟研究了一种在此范围内运行的高灵敏度、基于实验室的轴子传感器（基于纳米结构超表面的等离激元电场增强，并结合外差探测和金刚石中氮-空位（NV）色心的量子传感）的可行性。利用LiNb上的Ti/Au纳米柱，在对应于电信波长（$\approx$0.8eV，196 THz）的轴子质量下，给出了传感器对轴子耦合产生的异常电磁场的响应估计。最后，探讨了使用替代材料（以CdTe为例）在较低轴子质量$<$10$^{-2}$至10$^{-1}$eV范围内进行传感的可能性。