Fast DAQ system with image rejection for axion dark matter searches
利用微波谐振腔进行轴子暗物质探测的快速数据采集（DAQ）系统，也称为轴子晕圈探测器，已经开发了一个双通道数字化仪，可以以高达180 MSamples/s的速率对16位振幅进行采样。首先，我们实现了单个DAQ通道的实际DAQ效率超过99%，其中DAQ过程包括在线快速傅立叶变换（FFT）。使用IQ混频器和两个并行DAQ通道，我们还实现了基于软件的镜像抑制，而不会损失DAQ效率。这项工作扩展了我们的持续努力，以提高在轴子haloscope搜索的品质因数，扫描速率。
2022-04-18 hep-ex physics.ins-det
Axion Dark Matter eXperiment: Detailed Design and Operations
Axion Dark Matter eXperiment（ADMX）超低噪声Haloscope技术已经成功完成了两次科学运行（1A和1B），以Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnisky（DFSZ）灵敏度在$2.66$至$3.1$ $μ$ eV质量范围内寻找暗物质轴子。参考文献[1，2]。因此，它是迄今为止在这个质量范围内最灵敏的轴子搜索实验。我们讨论了在过去几年中取得的技术进步，以实现这种灵敏度，其中包括实施的组件，如国家的最先进的量子限幅放大器和稀释冰箱。此外，我们演示了使用的频率可调微带超导量子干涉器件（SQUID）放大器（MSA），在运行1A，约瑟夫森参量放大器（JPA），在运行1B，随着新的分析工具，表征系统的噪声温度。
2020-10-01 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Multiple-cell cavity design for high mass axion searches: an in-depth study
不可见的轴子是一种动机良好的假设粒子，它可以解决现代物理学中的两个基本问题--强相互作用中的CP对称性问题和我们宇宙中的暗物质之谜。作为暗物质候选者的QCD轴子的合理质量（频率）范围从ueV到meV（O（GHz）到O（THz））。利用谐振腔的轴子晕镜提供了微波区最灵敏的探测方法。然而，实验研究已被限制在相对较低的质量区域，主要是由于在高质量的腔体体积减少。作为高质量轴子搜索的一种有效方法，一个独特的腔设计，其特点是在一个单一的圆柱形腔中的多个相同的细胞由等距薄金属隔板分开，并成功地证明。我们进行了深入的研究，以表征多细胞腔的设计，并讨论了它提供的各种优势，高质量的轴子搜索。
2023-01-26 hep-ex physics.ins-det
Haloscope searches for dark matter axions at the Center for Axion and Precision Physics Research
轴子和精密物理研究中心（CAPP）成立于2013年，其目标是揭示强CP问题和轴子的存在。CAPP的大部分工作集中在直接探测暗物质候选轴子上，并进行了一系列局部晕圈观测实验，努力扩大对“不可见轴子”质量范围的覆盖范围。其中前两个计划在今年进行实验运行，利用超低低温和环形腔几何形状。整个计划建立在尖端技术的基础上，包括超导薄膜，SQUID放大器和新型磁体的发展。本文介绍了计划的进展和该计划的状态，同时也可以被认为是一个教学介绍晕圈镜实验。
2017-02-13 hep-ex physics.ins-det
Axion Dark Matter Searches
几乎所有的天体物理学和宇宙学数据都令人信服地指出，宇宙中有很大一部分冷暗物质。轴子粒子，第一次被理论化作为量子色动力学强电荷宇称问题的解决方案，已经被确立为一个突出的CDM候选者。宇宙观测和粒子物理实验已经将轴子的未知质量界定在大约$μ$ eV和meV之间。轴子暗物质实验（ADMX）已经成功地完成了1.9和3.7 $μ$ eV之间的搜索，直到KSVZ光子耦合极限。ADMX和轴子暗物质高频实验（ADMX-HF）将在未来几年内寻找耦合较弱和/或频率较高的轴子。的实验，目前的研究和发展，并预计质量耦合排斥限制的状态。
2015-11-17 hep-ex physics.ins-det
The GammeV suite of experimental searches for axion-like particles
我们报告的设计和结果的GammeV搜索轴子样粒子和变色龙粒子。我们还讨论了一个改进的实验计划，以寻找变色龙粒子，这是敏感的宇宙学和幂律变色龙模型。还提出了利用耦合谐振腔改进类轴子粒子搜索的计划。这个实验将比恒星天体物理学模型或目前的日光镜实验对轴子粒子更敏感。
2009-08-20 hep-ex physics.ins-det
Design and Operational Experience of a Microwave Cavity Axion Detector for the 20-100 micro-eV Range
我们描述了一个暗物质轴子探测器的设计，建造和操作作为一个创新平台，新的腔和放大器技术，并作为一个数据探路者在$5 - 25$ GHz范围（$\sim20-100\: μ$ eV）。该平台体积小，但灵活，以促进新的微波腔和放大器的概念在操作环境中的发展。该实验最近完成了第一次数据生产;这是第一次微波腔轴子搜索部署约瑟夫森参量放大器和稀释冰箱，以实现近量子限制性能。
2017-02-23 astro-ph.IM physics.ins-det
Resonant feedback for axion and hidden sector dark matter searches
谐振反馈电路被提出作为一种替代正常模式的导电壁腔或集总电路在搜索隐藏的扇区粒子。所提出的方法提供了几个潜在的优势，迄今为止最敏感的轴子搜索，采用腔谐振器，包括覆盖范围更广的轴子质量，同时探测许多轴子质量的能力，并消除实验麻烦的机械调谐杆机制。在概述了所提出的方法后，我们提出了一个稻草人实验配置的噪声预算。我们表明，拟议的实验有可能探测轴子质量范围2-40微电子伏特与38天的集成时间。其他现有的和提出的对隐藏扇区粒子的共振搜索也可以受益于这种检测方法。
2018-11-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Extended Search for the Invisible Axion with the Axion Dark Matter Experiment
本文报道了用腔晕镜在质量范围为$2.81$ - $3.31$ $μeV$的星系晕中寻找暗物质轴子的研究结果。这种搜索排除了在解决量子色动力学强CP问题的不可见轴子基准模型中预测的轴子-光子耦合值的全部范围，并标志着第一次Haloscope搜索已经能够使用替代腔配置在模式交叉处搜索轴子。通过部署超低噪声约瑟夫森参量放大器作为第一级信号放大器，在此更高质量范围内实现了前所未有的灵敏度。
2019-11-01 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Repeating Pulsed Magnet System for Axion-like Particle Searches and Vacuum Birefringence Experiments
我们已经开发了一种重复脉冲磁体系统，该系统以0.2 Hz的重复率在0.8 m的长度上在与入射束垂直的方向上产生约10 T的磁场。它的重复率比普通脉冲磁铁高两个数量级。它由四个低电阻跑道线圈和一个30 kJ的可移动电容器组作为电源。该系统的目标是用脉冲光源和真空双折射测量来搜索类轴子粒子。我们报告的系统及其性能的细节。
2016-07-25 hep-ex physics.ins-det
Tunable photonic crystal haloscope for high-mass axion searches
在寻找轴子暗物质的过程中，基于腔的晕圈镜为微波区域中理论上有趣的模型提供了最灵敏的方法。然而，实验搜索已被限制到相对较低的质量高达几十个$μ$ eV，受益于大的检测体积和高品质因数为一个给定的实验设置。我们提出了一种新的腔设计，适用于轴子搜索在更高的质量区域，具有增强的性能。该设计的特点是介电材料在传统的导电腔中的周期性排列，其中谐振频率由间隙决定。这种光子晶体晕镜即使在高频下也能充分利用给定的体积，同时大大提高了腔体的品质因数。一个拉胀结构被认为是部署阵列的二维频率调谐。我们提出了这种晕镜设计的特点，并证明了其可行性高质量的轴子搜索。
2022-09-30 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
A tunable dielectric resonator for axion searches at 11 GHz
本研究针对高频轴子探测需求，设计构建了11 GHz频段带伪TM₀₃₀高阶模的可调谐单壳层介质谐振器，优化蛤壳式调谐方法实现2%调谐范围且品质因数维持约175000，验证了其在高频轴子探测中的适用性。
2024-10-10 hep-ex physics.ins-det
High quality factor photonic cavity for dark matter axion searches
对暗物质轴子的研究涉及到在强磁场中工作的微波谐振腔的使用。检测器灵敏度与腔体品质因数直接相关，然而，腔体品质因数受限于外部磁场的存在。在本文中，我们提出了一种新颖的设计，其品质因数是不受磁场。它是基于光子结构的蓝宝石棒的使用。对于所选模式，低温下的品质因数超过$5 \times 10^5$。
2020-02-05 hep-ex physics.ins-det
High-$Q$ Superconducting Lumped-Element Resonators for Low-Mass Axion Searches
Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出一种近250kHz的超导谐振腔，具有1升电感体积和2.1e6的 unloaded Q值，显著提升了低质量轴子搜索的性能。
2026-07-24 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
Improving Dark Matter Axion Searches with Active Resonators
轴子是暗物质的一个很好的候选者。寻找暗物质轴子的最灵敏的实验依赖于轴子与沉浸在强磁场中的微波腔的电磁共振的耦合。实验的灵敏度与耦合到轴子的共振的Q成比例。到目前为止，用于轴子搜索的谐振器都是无源的，Q值受到腔壁中功率损耗的限制。我建议使用主动反馈谐振器，以提高微波腔轴子暗物质实验的Q值的几个数量级。这应该允许实验显着增加的速度，他们可以测试潜在的轴子质量和耦合。
2014-03-26 astro-ph.CO physics.ins-det
Searches for axioelectric effect of solar axions with BGO-scintillator and BGO-bolometer detectors
用BGO探测器对$p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收进行了研究。得到了一个与模型无关的关于轴子-核子$g_{AN}^3$和轴子-电子$g_{Ae}$耦合常数乘积的极限：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$（90% C. L.）
2015-01-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Effects of Cosmic Muons on $μ$eV-to-meV Scale Axion Dark Matter Searches
University of Washington（华盛顿大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
研究宇宙μ子在μeV到meV能级下的同步辐射对轴子暗物质探测的背景影响，采用GEANT4模拟并分析同步辐射功率谱，指出当前实验受高质量因子和精细能量分辨率保护，但未来广谱实验可能面临风险。
2026-03-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Quantum-enhanced interferometry for axion searches
我们提出了一个实验，以寻找轴子和类轴子粒子的星系晕使用量子增强干涉。该提议与先前报道的想法（Phys.Rev.D98，035021，Phys. Rev. Lett. 121，161301，Phys.Rev.D100，023548），但是使用两个耦合的光学腔来搜索质量范围从$10^{-16}$ eV到$10^{-8}$ eV的轴子。我们还展示了如何应用光的压缩态来提高类似于引力波探测器的实验灵敏度。拟议的实验有可能进一步扩大到数公里长的探测器。我们表明，这样的仪器有可能设置约束的轴子-光子耦合系数的$\sim 10^{-18}$ GeV $^{-1}$的轴子质量为$10^{-16}$ eV或检测信号。
2020-05-20 astro-ph.IM physics.ins-det
On the use of dielectric elements in axion searches with microwave resonant cavities
本文研究介电材料对微波谐振腔轴子暗物质搜寻的影响，发现介电腔在最低阶 TM 模式及高阶模式混合方面可能降低性能，且 TM010 模式灵敏度显著低于无介电腔。
2023-04-13 hep-ex physics.ins-det
Extending axions searches with a spherical TPC
我们提出的前景检测KK-轴子使用大体积球形TPC通过自然衰变到两个伽玛。这种轴子模型的较高激发质量态允许达到可以通过这种方法检测的密度。我们展示了这种探测器的能力，以检测来自静止质量轴子衰变的2-prong事件，我们提供了一些气体混合物和压力条件下获得的效率。在零背景极限的情况下，估计了未来实验中现有探测器几何结构的灵敏度极限。
2013-10-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Adjusting optical cavity birefringence with wavelength tunable laser for axion searches
针对四镜环形腔轴子暗物质搜索中s/p偏振反射相位差限制低质量区灵敏度的问题，提出零相移镜与波长可调谐激光调节方法，并实验验证相位差达标。
2025-09-27 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Rydberg-atom-based single-photon detection for haloscope axion searches
Yale University（耶鲁大学）；The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
提出一种基于里德伯原子的单光子探测器，用于暗物质射电镜实验在40 μeV至200 μeV（10 GHz至50 GHz）频率范围内的信号读出，可避免量子测量噪声，扫描速率提升达10^4倍，并兼容多种射电镜腔体。
2023-11-10 hep-ex physics.atom-ph physics.ins-det
A tunable photonic band gap resonator for axion dark matter searches
Wellesley College（韦尔斯利学院）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Brown University（布朗大学）；Yale University（耶鲁大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究针对现有轴子haloscope的圆柱腔模式混叠问题，提出首个可调谐光子带隙谐振器，成功约束工作TM₀₁₀模式并消除调谐范围内所有横电模式，为轴子暗物质搜寻提供新方案。
2026-08-24 hep-ex physics.ins-det
Near-Quantum-Noise Axion Dark Matter Search at CAPP around 9.5 $μ$eV
我们报告的结果的一个轴子暗物质的轴子质量范围为9.39-9.51 $μ$ eV的搜索。磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）被添加到低温接收链。实现了低至200 mK的系统噪声温度，这是已发表的轴子腔实验与相位不敏感的JPA操作中记录的最低噪声。此外，我们开发了一个两阶段的扫描方法，使扫描速度提高了26%。因此，在一个合理的模型中的QCD轴子的双光子耦合的范围被排除在灵敏度比现有的限制高一个数量级。
2022-07-27 hep-ex physics.ins-det
Beyond the Standard Model Searches with the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器实验使用了两个模块化p型点接触高纯锗探测器阵列，其中30公斤的锗-76丰度达到88%，以寻找无中微子双β衰变。利用浓缩探测器进行的双β衰变数据采集活动已于2021年3月圆满结束，而利用天然探测器进行的数据采集工作仍在进行中。演示器在1 keV至10 MeV的宽动态范围内实现了出色的能量性能。超低的背景水平和出色的能量性能使演示器在标准模型之外的各种物理研究中具有竞争力。如果存在轴子-光子耦合，轴子可以通过太阳中光子的普里马科夫转换产生。太阳轴子可以在锗晶体中反向产生光子信号，当满足布拉格条件时，光子信号可以被相干增强。演示者正在用一种新的方法寻找太阳轴子，以关联和利用其大量的HPGe探测器。在这次演讲中，我们将讨论与演示者最近搜索新物理的状态和结果，包括太阳轴子搜索的第一个报告。
2021-10-21 hep-ex physics.ins-det
Engineering of Form Factor in Rotationally Symmetric Photonic Cavities for Faster Axion Searches
形状因子可以在光子腔中设计，使得其显著地增加轴子晕圈检测器的扫描速度。利用光子腔的高阶模，我们可以探测更大质量范围内的轴子，这超出了依赖于传统铜腔的现有探测器的范围。主要思想是产生具有纵向场分布的高阶模，该高阶模具有远离腔轴和腔壁的相对高的振幅，使得其导致相对大的形状因子并保持高品质因数。探测器扫描速度显著增加，因为它与形状因子的平方乘以品质因数成比例。
2022-01-20 physics.ins-det
Cross-correlation measurement techniques for cavity-based axion and weakly interacting slim particle searches
针对暗物质候选者 WISPs 探测中多微波腔功率合成的技术难题，提出一种基于互相关的测量方案，有效合成多个腔的功率并提升候选 WISP 信号的信噪比。
2019-03-06 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Low Frequency (100-600 MHz) Searches with Axion Cavity Haloscopes
本研究针对轴子暗物质实验已覆盖质量以下的更低质量区间，通过数值模拟优化凹入式与介质加载腔的参数，制作原型验证模拟结果，并估算了其在现有及在建大型磁体中的轴子暗物质搜寻灵敏度。
2023-03-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Dielectric-Boosted Sensitivity to Cylindrical Azimuthally Varying Transverse-Magnetic Resonant Modes in an Axion Haloscope
轴子是一种流行的暗物质候选者，经常在称为“Haloscopes”的实验中搜索，该实验利用假定的轴子-光子耦合。这些实验通常依赖于谐振腔中的横磁（TM）模式来捕获和检测经由轴子转换产生的光子。我们提出了一个谐振腔设计的应用在haloscope搜索的研究，特别是在推动更高质量的轴子搜索（以上$\sim$ 60 $\,μ$ eV）使用。特别地，我们利用方位角变化的TM $_{m10}$模式，其虽然通常由于场不均匀性而对轴子不敏感，但可以通过介电楔的策略性放置而使其成为轴子敏感的（并且频率可调的），成为一种被称为介电增强轴子灵敏度（DBAS）谐振器的谐振器。有限元建模的结果，并与一个简单的概念验证实验。结果表明，这些DBAS谐振器的轴子灵敏度显着增加，在他们的空腔对应物，和高潜力的应用程序在高质量轴子搜索时，对更简单，更传统的设计依赖于基本TM模式的基准。
2020-11-09 physics.ins-det
Realization of a high quality factor resonator with hollow dielectric cylinders for axion searches
讨论了一种由两个空心介质柱组成的高品质因数谐振器的实现和特性，该谐振器的准TM $_{030}$模谐振频率为10.9 GHz。在300 K和4 K温度下测量品质因数，分别获得$\mbox{Q}_{300\mbox{K}}=(150,000\pm 2,000)$和$\mbox{Q}_{4\mbox{K}}=(720,000\pm 10,000)$，后者对应于相对于具有在相同频率下谐振的相应TM $_{010}$模式的传统铜圆柱形腔的一个数量级的增益。暗物质的轴子搜索与腔实验的影响进行了讨论，表明在品质因数的增益不被破坏减少几何耦合$C_{030}$的腔模式的轴子场。这种减少效应估计最多为20%。数值模拟表明，几百MHz的频率调谐是可行的。
2020-09-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Large-Volume Centimeter-Wave Cavities for Axion Searches
轴子晕镜的扫描速率与腔体积的平方成正比。本文提出了一类新的薄壳腔来寻找轴子暗物质。这些腔的特征是有效体积比传统的圆柱形晕圈镜大得多（> 20倍），具有相当的品质因数Q和类似的频率调谐范围。全三维数值有限元分析表明，TM_010本征模在整个腔体中是单极化的，并且在超导螺线管产生的均匀磁场中有利于轴光子转换。为了减轻由于局部化引起的杂散模式拥挤和体积损失，将使用前置放大二进制求和网络进行耦合。由于良好的频率标度，新腔最适合于厘米波长（~ 10-100 GHz），对应于有希望的后膨胀轴子产生窗口。在这个频率范围内，高Q薄壳腔所需的严格的加工公差是可以实现的近红外镜的标准加工技术。
2020-05-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sensitivity enhancement for a light axion dark matter search with magnetic material
对光子耦合的轴子暗物质的实验搜索的灵敏度通常与所施加的静态磁场的强度成比例。我们演示了如何渗透材料可以用来提高这个静态磁场的大小，从而提高这种搜索的灵敏度在低频集总电路的限制。使用钆铁石榴石环形在温度4.2 K的结果在一个因素的4增强相比，一个空芯环形设计。磁饱和限制了这种增强。来自三个这样的环形线圈的信号的相关性允许由于电磁干扰而有效地抑制系统学。厘米尺度的轴子暗物质搜索的灵敏度基于这种方法是$g_{aγγ}\approx10^{-9}$ GeV $^{-1}$的顺序后，8小时的数据收集的轴子质量附近的$10^{-10}$ eV。这种方法可以大大扩展大体积集总元件轴子暗物质搜索的灵敏度范围。
2018-11-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Permanently magnetized axion-photon conversion surface for direct dark matter searches with BRASS-p
本文介绍BRASS-p实验采用永久磁化转换面直接搜索轴子暗物质，优化24个磁体面板设计，在12-18 GHz频率范围实现约0.9 T磁场，并评估其探测灵敏度。
2025-09-24 physics.ins-det
Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches
轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术，选择放射纯材料，离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器，其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室（LSC），以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后，我们提出了一些想法和结果，降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏，使用高透明的窗口，自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子，亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。
2015-01-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
An Haloscope Amplification Chain based on a Travelling Wave Parametric Amplifier
在本文中，我们将描述基于行波参量放大器（TWPA）的射频检测链的特性。探测链是用来探测暗物质轴子的，因此它被安装在一个高Q微波谐振腔上。在10.77 GHz的频率下测量了系统噪声温度（$T_{\rm sys} = (3.3 \pm 0.1$）K，采用了一种新的方案，可以精确地在腔输出端口测量$T_{\rm sys} $。
2022-05-04 physics.ins-det
Speeding axion haloscope experiments using heterodyne-variance-based detection with a power-meter
本研究提出一种基于外差方差的轴子检测新方法，通过向微波腔注入强信号，利用功率探测器测量干涉方差来搜索轴子，可在高暗计数率下仍保持接近量子噪声极限的灵敏度，并通过演示电路验证了概念可行性。
2022-09-15 hep-ex physics.ins-det
A Search for Invisible Axion Dark Matter with the Axion Dark Matter Experiment
这封信报告了从晕圈镜搜索质量在2.66和2.81 $μ$ eV之间的暗物质轴子的结果。搜索排除了由不可见轴子的合理模型预测的轴子-光子耦合的范围。这种前所未有的灵敏度是通过在亚开尔文温度下操作大容量晕圈镜来实现的，从而降低了热噪声以及用于信号功率读出的超低噪声SQUID放大器的过量噪声。正在进行的搜索将提供几乎明确的测试不可见的轴子模型在广泛的轴子质量。
2018-04-17 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Symmetrically Tuned Large-Volume Conic Shell-Cavities for Axion Searches
在早期的论文中，提出了一类新的薄壳腔，以避免传统轴子haloscope的陡峭频率标度。在这项后续工作中，我们看到，一个广义的圆锥几何形状，使这些大体积厘米波腔强大的频率调谐。圆锥壳腔的频率限定尺寸在调谐期间对称且均匀地改变，从而保持到外部螺线管场的高轴子耦合效率（形状因子）。它进一步表明，这种可调的几何形状不限于圆锥。本文提出了一种适用于任意体积填充圆锥壳型腔的通用公式，并对所建立的数值模型给出了直接解。最大的实现设计是一个曲折的“大脑”腔，可在20%的频率范围内调谐。该腔的扫描速率比当前一代实验中使用的缩放圆柱形腔的扫描速率大三个数量级。扫描速率如此大的改善的前景应该激励制造和其他实现技术的研发工作。如果能够满足这些工程挑战，基于腔的轴子Haloscope可以在高于几GHz的频率上保持竞争力。我们提出了一个实验配置在20 GHz（~ 80 $μ$ eV）使用一个阵列的脑腔，并将其与其他建议类似的频率。
2020-12-10 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
DMRadio-Core: A new approach for GUT-scale axion searches
Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Laboratory for Nuclear Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院核科学实验室）
本文提出一种基于窄孔段式线圈的新型实验几何结构，利用LC谐振器优化轴子信号收集，降低磁能需求同时保持灵敏度，适用于30-200MHz范围的近期实验，并可扩展至GUT尺度实验。
2026-10-09 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Enhanced tunable cavity development for axion dark matter searches using a piezoelectric motor in combination with gears
本文提出用压电马达与齿轮组合驱动大尺寸调谐杆，在低温、强磁场和高真空条件下实现频率范围约为中心谐振频率42%的宽带可调谐微波腔体，用于提升轴子暗物质搜寻灵敏度。
2024-07-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Resolution Studies for Axion Searches with CUPID-0
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
CUPID-0利用其高能量分辨率和低背景特性，通过校准和背景谱分析，研究了5.5MeV高能太阳轴子的探测能力，实现了单晶体内完全包含事件的FWHM能量分辨率为(39.8±2.1)keV，背景低于10^-3 counts/(keV kg y)。
2026-04-17 nucl-ex physics.ins-det
Prospects for Searching Axion-like Particle Dark Matter with Dipole, Toroidal and Wiggler Magnets
在这项工作中，我们认为搜索的暗物质的轴子或轴子状粒子（ALP）使用共振射频腔插入到偶极磁铁从粒子加速器，摆动磁铁加速器为基础的先进光源，和环形磁铁类似于粒子物理探测器中使用的。我们调查预期的灵敏度，这样的ALP暗物质探测器，并讨论工程方面的建设和调整。还简要提及由于磁性技术的改进而变得可用的甚至更强的场磁体。结论是，利用现有的磁铁进行新的实验，可以大大扩大寻找类轴子暗物质粒子的质量区域。
2011-10-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Broadband Electrical Action Sensing Techniques with conducting wires for low-mass dark matter axion detection
由于逆Primakoff效应，已经表明，当轴子与直流磁场B-场相互作用时，所产生的电作用将产生以轴子的康普顿频率振荡的AC电动势，并且可以被建模为振荡的有效外加磁流边界源。我们使用这个结果来计算新的实验的灵敏度低质量轴子使用准静态技术。首先，我们计算的电流在电偶极子天线（直导线）时，直流B-场是空间恒定的，并表明它具有正比于轴子质量的灵敏度。在此之后，我们通过利用空间变化的DC B场的全部范围来扩展拓扑。这种扩展是通过将一维导线转换为二维绕组来实现的，以完全链接有效磁流边界源，从而耦合到完整的轴子感应电作用。在这种情况下，导体变成线圈绕组，其中绕组两端的感应电压与绕组的数量成比例地增加。我们研究了两种不同的拓扑结构：第一种使用单个绕组，并耦合到绕组中产生的有效短路电流，该电流使用灵敏的低阻抗SQUID放大器读出：第二种使用多个绕组，每匝有效地增加与绕组数量成比例的电压输出。通过实现低温低噪声高输入阻抗电压放大器来优化这种配置的读出。最终结果是一种新的宽带电作用传感技术，其灵敏度提高了几个数量级，与轴子光子耦合成线性比例，并且能够检测QCD暗物质轴子。
2020-06-11 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
High-volume tunable resonator for axion searches above 7 GHz
本文提出一种可调谐薄壳轴子晕轮镜，通过将谐振腔体积与频率解耦避免高频灵敏度下降，实验验证了2.6 L原型在7.1-8.0 GHz的调谐能力，为高频轴子探索提供了可行路径。
2024-04-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Cavity design for high-frequency axion dark matter detectors
为了将微波腔体探测器的有用性扩展到更高的轴子质量，高于~8 $μ$ eV（~2 GHz），对腔体进行了数值贸易研究，以研究使用可变周期柱阵列和调节叶片设计进行更高频率搜索的优点。结果表明，这两种设计都可以用来开发高质量轴子搜索的谐振腔。这两种方法的多个配置获得了相当于约4个相干耦合腔与一个调谐杆的扫描灵敏度。
2016-03-22 physics.ins-det
Four-channel System for Characterization of Josephson Parametric Amplifiers
本文提出一种基于4通道宽带噪声源的低温测量装置，用于在20 mK下同时表征约瑟夫森参量放大器和HEMT放大器的增益与噪声，以支持轴子搜索实验。
2023-05-09 cond-mat.supr-con physics.ins-det
