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Magnicon的两级 SQUID 电流传感器在ABRACADABRA-10 cm 的初步结果:寻找亚 μeV 轴子暗物质(First Results from ABRACADABRA-10 cm: A Search for Sub-µeV Axion Dark Matter)的应用介绍: 暗物质(DM)在宇宙中的特殊性质是当代稀有物理学中最大的谜团之一。 轴子是一种特别有前途的粒子,因为它可以同时解释暗物质的性质和解决量子色动力学(QCD)的强CP问题[16]。一般预计类轴子粒子(ALP)与电磁的耦合是这样的[7 其中 ga 是轴子-光子耦合。 在本文中,轴子指的是一般ALP。 质量为ma 1eV的轴子DM(ADM)如今被视为以f=ma (2 ) 的频率振荡的经典长波[3,4]。 特别是,在静态磁场B0存在的情况下,ADM会产生一个振荡磁场Ba,就像由与B0相等的有效AC电流密度所提供的那样[8]。 这里的 DM 是本地 DM 密度,我们将其取值为 0.4GeV/cm3 [9, 10]。我们认为是 0.4GeV/cm3 [9,10]。 宇宙轴子的宽带/共振方法用放大 B-长老环探测宇宙轴子的宽带/共振方法仪器(ABRACADABRA)实验,最早是在[11]中首次提出,旨在搜索轴子诱导长波,Ba,由环形磁性长波产生(另见[12]中的 "APRACADABRA "实验)。(另见 [12] 使用螺线形磁场的提议)。ABRACADABRA 通过超导挑针搜索轴向磁场。通过环形磁体中心的超导拾取环寻找交流磁通。环形磁体中心的超导拾取环寻找交流磁通量。在没有反向大气层的情况下,它不应该容纳交流磁通。 磁通量的时间平均值可写成 a2=g2a DMV2G2B2max A (3)其中,V 是螺线管的体积,G 是对螺线管计算得出的几何力矩。为 0.027[13],而 Bmax螺线管内的最大 B 长。 拾取环电流传感器读出。离子信号会以小振幅、窄(f f 10 6)峰值的形式出现。 (f f 10 6) 的功率谱密度(PSD)峰值质量。 目前的设计采用了嵌入式宽带读出,但同样的方法可以通过使用谐振ampli cation 和荧光显量子传感器[14,15]的发展,可以大大提高这种方法的性能。是未来工作的主题。 在这封信中,我们提出了ABRACADABRA-10cm的第一个结果,探测轴子-光子耦合对于频率范围内的ADM[75kHz 2MHz],对应轴子质量[31 10 10 83 10 9]eV。这个质量范围对QCD轴子有很高的激励作用,轴子衰变常数位于GUT尺度附近,并且很容易与各种模型中的前自然Peccei-Quinn(PQ)兼容,包括大统一理论[16]或弦压缩阳离子[17,18],这种低质量轴子可能在人类[19]中受到青睐。此外,这种轻ALP可以解释先前观察到的宇宙对TeVγmarays[2023]的透明度异常,尽管在这种情况下ALP不需要是DM。最近,这个质量范围已经收集了一些重要的实验兴趣[11,12,2428],或者参见[29]进行全面审查。此外,这个质量范围与ADMX实验[3032]、HAYSTAC[33]和其他微波腔实验[3436]探测的质量范围高度互补,MA 10 6 10 5eV。Ourresultrepresentsthemostsensitive实验室对低于1 eV的ADM的搜索,与CAST[37的领先天体物理约束竞争,并探测了一个区域,在该区域,低质量ALP可以容纳宇宙中所有的DM而不会覆盖[3842],以及具有增强光子耦合的QCD轴子的特定模型[43,44]。除了目前正在探测的ALP模型之外,这一结果是迈向更大规模版本的关键第一步ABRACADABRA对与典型QCD轴子模型相关的ga的较小值敏感,在质量范围内轴子可以探测GUT尺度物理。
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