压电轴子效应

轴子暗物质（DM）构成了一种破坏宇称和时间反演对称性的振荡背景。在宇称被自发破缺的压电晶体内部，这一轴子背景可导致应力。我们称这一新现象为“压电轴子效应”。当轴子DM的频率与压电晶体体声波简正模的固有频率匹配时，压电轴子效应被共振增强，并可通过压电效应进行电学读出。我们探讨了所有能产生压电轴子效应的轴子耦合——其中最有前景的是QCD轴子的定义性耦合，即通过强部门的反常。我们还指出了存在于所有电介质中的另一种次主导现象，即“电轴子效应”。轴子背景可在晶体中产生电位移场，进而在晶体两端产生电压。电轴子效应同样在轴子与胶子耦合时最大。我们发现，在具有对齐核自旋的压电晶体中，通过压电轴子效应与电轴子效应的组合，可探测QCD轴子这一与模型无关的耦合，近未来实验装置适用于$10^{-11}\,\mathrm{eV}$至$10^{-7}\,\mathrm{eV}$的轴子质量范围，这对大多数其他探测方案而言是具有挑战性的区间。