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真空磁双折射实验作为暗 sector 的探针

高能物理 - 唯象学 2018-07-03 v3 高能物理 - 实验 高能物理 - 理论

摘要

真空磁双折射(VMB)是 QED 预言的一种非线性电磁效应。除 QED 的效应外,该效应也有可能探测暗 sector。QED 预言的效应是宇称守恒的,而暗 sector 的效应可诱导宇称破坏。为探究这一可能性,我们使用适用于宇称破坏理论的广义 Heisenberg-Euler 有效拉格朗日量计算了暗 sector 的效应。存在多种暗 sector 模型,其中检验了暗 sector 中微子对 VMB 实验的贡献。该贡献源于光子与暗 sector Z 玻色子的混合,并破坏宇称,从而诱导出违反宇称的电磁相互作用。若偏振矢量在其方向从外加磁场方向旋转角度 θi\theta_i 时记为 ϵ(θi){\epsilon}(\theta_i),则考察了偏振从 ϵ(45){\epsilon}(45^\circ)ϵ(45){\epsilon}(-45^\circ) 及反之的变化。暗 sector 的贡献修正了偏振变化的大小,因此可通过精确测量该大小来探测。除大小变化外,暗 sector 还诱导宇称破坏效应。我们还提出了一种直接测量宇称破坏效应的新方案。利用环形法布里-珀罗谐振腔,测量偏振从 ϵ(0){\epsilon}(0^{\circ})ϵ(90){\epsilon}(90^\circ) 及反之的变化,即可直接搜寻该效应。此方案中出现的信号即是超出标准模型理论之宇称破坏的证据。

关键词

引用

@article{arxiv.1707.03609,
  title  = {Vacuum Magnetic Birefringence Experiment as a probe of Dark Sector},
  author = {Xing Fan and Shusei Kamioka and Kimiko Yamashita and Shoji Asai and Akio Sugamoto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1707.03609},
  year   = {2018}
}

备注

26 pages, 3 figures, matches the published version