利用原子量子跃迁探测矢量暗物质

Qiaoli Yang; Haoran Di

doi:10.1016/j.physletb.2018.03.045

利用原子量子跃迁探测矢量暗物质

高能物理 - 唯象学 2018-08-27 v5 宇宙学与河外天体物理高能物理 - 实验原子物理仪器与探测器

作者: Qiaoli Yang , Haoran Di

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摘要

由暴胀涨落产生的隐藏扇区U(1)矢量玻色子，若其质量在 $10^{-5}$ eV左右，可构成暗物质的相当大一部分。该产生机制使得矢量玻色子的能量谱密度 $\rho_{cdm}/\Delta E$ 非常高。因此，若原子态间的能隙等于矢量玻色子的质量，原子中的暗电偶极跃迁率将得到增强。利用塞曼效应，可以调谐氢原子或类氢离子中2S态与2P态之间的能隙。 $2S$ 态因其约 $1/7$ 秒的相对较长寿命而可被电子布居。当半基态 $2S$ 态与2P态之间的能隙与宇宙矢量玻色子的质量匹配时，会发生诱导跃迁，随后2P态衰变至1S态。 $2P\to1S$ 衰变发出的莱曼- $\alpha$ 光子可被记录。目标原子的选择取决于实验设施和矢量玻色子的质量范围。由于矢量玻色子的质量与暴胀能标相关，所提出的实验可能提供一种探测暴胀的途径。

关键词

矢量暗物质隐藏扇区U(1) 暴胀涨落暗电偶极跃迁塞曼效应莱曼-α光子氢原子

引用

@article{arxiv.1606.01492,
  title  = {Vector Dark Matter Detection using the Quantum Jump of Atoms},
  author = {Qiaoli Yang and Haoran Di},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1606.01492},
  year   = {2018}
}

备注

5 pages, 3 figures; references added; matches version published in PLB

利用原子量子跃迁探测矢量暗物质

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关键词

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