用$^4$ He填充的CAST寻找新的太阳轴子

寻找太阳轴子：CERN的CAST实验

Search for solar axions: the CAST experiment at CERN

假设具有双光子相互作用的类轴子粒子将通过Primakoff过程在太阳中产生。在实验室的磁场中，它们将被转化为能量为几千电子伏的X射线。欧洲核子研究中心的CAST实验正在使用退役的LHC磁体作为轴子日光镜，以寻找这些轴子状粒子。对2003年数据的分析表明，没有高于背景的信号，因此，对于m_{a} <~ 0.02 eV，在95% CL下，轴子-光子耦合的上限< 1.16*10^{-10} GeV^{-1}。2004年数据采集期间实验的稳定运行使我们能够预期这一数值将得到提高。在2005年底，我们预计将开始与所谓的第二阶段的CAST，当磁铁管道将充满缓冲气体，使轴子光子相干将延长。这样，我们就能够寻找质量小于1 eV的轴子。

CAST：在CERN上寻找太阳轴子

CAST: A search for solar axions at CERN

欧洲核子研究中心的新轴子太阳望远镜在2002年9月开始收集数据：CAST（欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜）使用退役的LHC偶极磁铁将假定的太阳轴子或类轴子粒子转换为可检测的光子。前所未有的偶极磁体强度和长度（9.5 T，10 m）导致了对这些粒子的预测灵敏度首次超过了天体物理学的限制，增加了发现的机会。X射线聚焦光学器件和最先进的探测器技术的使用使得地面实验的背景极低。简要的现状报告，重点是跟踪和控制系统和未来可能的扩展。

CAST实验：现状和前景

The CAST experiment: status and perspectives

将讨论欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）的太阳轴子搜索状况。结果从第一部分的CAST阶段II的磁铁孔充满4 He气体在可变的压力，以扫描轴子质量高达0.4 eV。由于磁体指向太阳时没有多余的X射线，我们设定了一个典型的轴子-光子耦合上限，在95% CL下，轴子质量低于0.4 eV时，g < 2.17 x 10^10 GeV$-1，确切结果取决于压力设置。我们的搜索质量高达约1.2 eV的轴子使用3 He作为缓冲气体是在CAST阶段II的第二部分的进展。对情感的期望将被给予。将引发新日光镜实验的近期前景以及更长期的选择。

CERN的CAST实验的轴子物理结果

Results on axion physics from the CAST Experiment at CERN

轴子预计将通过Primakoff过程在太阳中产生。在实验室中，在强磁场的影响下，通过逆过程可以检测到它们，从而产生能量在几keV范围内的X射线。这样的一个轴子探测器是欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST），从2003年开始收集数据。结果已经发表，推动轴子光子耦合g $_{aγ}$低于10 $^{-10}$ GeV $^{-1}$限制在95% CL，轴子质量小于0.02 eV。这个极限比以前的实验极限低了近一个数量级，并且第一次超过了基于能量损失概念的天体物理学参数所设定的极限。该实验目前正在探索0.02 eV $< m_a <$ 1.1 eV范围内的轴子质量。在下一次运行中，目前正在准备中，探索的轴子质量将扩展到1.1 eV的极限，第一次用轴子日光镜方法测试理论轴子模型的区域。

低本底环境中的pn型CCD：CAST X射线望远镜的探测器本底

pn-CCDs in a Low-Background Environment: Detector Background of the CAST X-ray Telescope

欧洲核子研究中心（CERN）的CAST实验正在寻找来自太阳的轴子。轴子是一种赝标粒子，三十年前由理论激发，旨在解决强CP问题。与中性伴子一起，轴子是最有希望的暗物质候选者之一。在过去的两年中，CAST实验一直在收集数据，在质量范围低于0.1 eV的情况下，对轴子与光子的耦合设定了一个上限，比任何其他太阳轴子搜索都更加严格。2005年，CAST将进入一个新的实验阶段，将实验的灵敏度扩展到更高的轴子质量。CAST实验从高能物理学和X射线天文学的技术中获益匪浅：超导原型LHC磁体用于通过逆Primakoff效应将潜在的轴子转换为1-10 keV范围内可检测的X射线。CAST最灵敏的探测器系统是空间技术的一个副产品，一个Wolter I型X射线光学器件与为欧空局的XMM-牛顿任务开发的原型pn-CCD相结合。与其他稀有事件搜索一样，背景抑制和彻底的屏蔽概念对于尽可能提高实验的灵敏度至关重要。在这种情况下，CAST提供了一个机会，研究背景的pn-CCD和其长期的行为在陆地环境中的未来空间应用的可能影响。我们将根据2002年以来获得的数据，包括我们的背景模拟的初步结果，对CAST的pn-CCD的探测器背景进行系统的研究。

CERN轴子太阳望远镜（CAST）的现状与展望

The CERN Axion Solar Telescope (CAST): status and prospects

CAST实验正在CERN进行。它将利用一个退役的大型强子对撞机测试磁铁，通过在磁场内将其转换为光子来寻找太阳轴子。该磁体的磁场为9特斯拉，长度为10米，安装在一个平台上，可以垂直移动约8度，水平移动约40度。根据这些数据，我们预计当轴子质量m < ~10^-2 eV时，轴子-光子耦合的灵敏度为~5 x 10^-11 GeV^-1，当轴子质量m < ~2 eV时，充气管的灵敏度为10^-10 GeV^-1。

对CAST实验中轴子-光子耦合极限的改进

An improved limit on the axion-photon coupling from the CAST experiment

我们已经搜索了太阳轴子或类似的粒子，耦合到两个光子使用欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）设置与所有探测器的改进条件。当磁体指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们将95% CL下的轴子-光子耦合上限设定为8.8 x 10^{-11} GeV^{-1}，此时m_a <~ 0.02 eV。这一结果是轴子质量范围较广的最佳实验极限，对于m_a <~ 0.02 eV的情况，也取代了以前从球状星团恒星的能量损失论证中得出的极限。

来自CERN轴子太阳望远镜（CAST）的第一批结果

First results from the CERN Axion Solar Telescope (CAST)

假设具有双光子相互作用的类轴子粒子将通过Primakoff过程在太阳中产生。在实验室的磁场（"轴子太阳镜“）中，它们将被转化为能量为几千电子伏的X射线。使用退役的LHC试验磁体，CAST在2003年期间已经运行了大约6个月。本文介绍了这些数据分析的第一批结果。没有观察到高于背景的信号，这意味着当m_a <~0.02 eV时，在95% CL下，轴子-光子耦合的上限< 1.16 10^{-10} GeV^-1。这个极限与恒星能量损失的极限相当，而且比以前在这个轴子质量范围内的任何实验都要严格得多。

Micromegas for dark matter searches: CAST/IAXO & TREX-DM

The most compelling candidates for Dark Matter to day are WIMPs and axions. The applicability of gasesous Time Projection Chambers (TPCs) with Micromesh Gas Structures (Micromegas) to the search of these particles is explored within this work. Both particles would produce an extremely low rate at very low energies in particle detectors. Micromegas detectors can provide both low background rates and low en- ergy threshold, due to the high granularity, radiopurity and uniformity of the readout. Small (few cm wide) Micromegas detectors are used to image the axion-induced x-ray signal expected in …

CAST的X射线望远镜

The X-ray Telescope of CAST

欧洲核子研究委员会的轴子太阳望远镜（CAST）自2003年以来一直在运行并收集数据。CAST实验的主要目标是寻找一种假想的赝标玻色子，即轴子，它可能产生于太阳的核心。CAST的基本物理过程是基于时间反演的普里马科夫效应，通过该效应，轴子可以在外部电磁场中转换为可检测的光子。预期所得X射线光子的热分布在1 keV与7 keV之间。CAST的最灵敏的探测器系统是pn-CCD探测器与Wolter I型X射线镜系统的组合。利用CAST的X射线望远镜，本底降低了2个数量级以上，从而第一次可以探测出轴子光子耦合常数g_agg，而不受g_agg < 1 x 10^-10 GeV^-1的最佳天体物理约束。

CAST实验：现状和前景

The CAST experiment: status and perspectives

将讨论欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）的太阳轴子搜索状况。将提供CAST阶段II第一部分的结果，其中磁体孔填充有可变压力下的\hefour气体，以便扫描高达0.4 eV的\ma。当磁铁指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们为$\gag \lesssim 2.17 \times10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合设置了一个典型的上限，对于\ma $<0.4$ eV，其CL为95%，确切的结果取决于压力设置。自去年以来，我们使用\hethree作为缓冲气体来寻找质量高达约1.2 eV的轴子，目前正在CAST第二阶段的第二部分中进行。对情感的期望将被给予。将引发新日光镜实验的近期前景以及更长期的选择。

First results of the CAST-RADES haloscope search for axions at 34.67 $μ$eV

We present results of the Relic Axion Dark-Matter Exploratory Setup (RADES), a detector which is part of the CERN Axion Solar Telescope (CAST), searching for axion dark matter in the 34.67$μ$eV mass range. A radio frequency cavity consisting of 5 sub-cavities coupled by inductive irises took physics data inside the CAST dipole magnet for the first time using this filter-like haloscope geometry. An exclusion limit with a 95% credibility level on the axion-photon coupling constant of g$_{aγ}\gtrsim 4\times10^{-13} \text{GeV}^{-1}$ over a mass range of 34.6738 $μ$eV < $m_a$ < 34.6771 $μ$eV is set…

用CAST探测eV-scale轴子

Probing eV-scale axions with CAST

我们使用欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）装置寻找太阳轴子或其他耦合到两个光子的赝标量粒子。而我们以前已经报告的结果，从CAST与抽空的磁铁孔（第一阶段），设置限制较低的质量轴子，在这里，我们报告的结果，从CAST的磁铁孔充满了\hefour气体（第二阶段）的可变压力。气体的引入产生折射光子质量$m_γ$，从而实现与$m_γ$匹配的那些轴子质量\ma的最大可能转换率。在160个不同的压力设置下，我们扫描了高达约0.4 eV的\ma，每个设置获取约2小时的数据。当磁铁指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们将$\gag\lesssim 2.17\times 10^{-10} {\rm GeV}^{-1}$的轴子-光子耦合的典型上限设置为$\ma \lesssim 0.4$ eV的95% CL，确切的结果取决于压力设置。排除的参数范围涵盖了现实的轴子模型与Peccei-Quinn尺度附近的$f_{\rm a}\sim10^{7}$ GeV。目前，在CAST第二阶段的第二部分，我们正在寻找质量高达约1.2 eV的轴子使用\hethree作为缓冲气体。

用于轴子研究的Micromegas低本底X射线探测

Low background x-ray detection with Micromegas for axion research

轴子日视镜的目标是通过在实验室磁场中将太阳轴子转换为x射线来探测太阳轴子。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中最新的Micromegas装置已经实现了1.5 $\times10^{-6}$ \ckcs的背景水平，比第一代CAST探测器获得的背景水平低100多倍。这种改进是由于主动和被动屏蔽技术的发展，离线歧视技术允许高度颗粒读出模式，以及使用的放射纯检测器组件。将介绍为减少背景水平而进行的密集研发的状况，包括在测试台架上操作复制探测器以及对探测器设置和探测器响应进行详细的Geant 4模拟，这使得人们能够逐步了解背景起源。目前在Canfranc地下实验室（LSC）运行的测试装置中达到的最佳水平低至$\sim10^{-7}$ \ckcs，显示了该技术在未来IAO中应用的良好前景。

用3^He缓冲气体搜索CAST太阳轴子：关闭热暗物质间隙

CAST solar axion search with 3^He buffer gas: Closing the hot dark matter gap

欧洲核子研究中心（CERN）的轴子太阳望远镜（CAST）已经完成了用3^He缓冲气体对太阳轴子的探测，探测范围为0.64 eV < m_a <1.17 eV。由于当磁体指向太阳时没有多余的X射线，我们设定了一个典型的轴子-光子耦合上限，g_ag < 3.3 x 10^{-10} GeV^{-1}，CL为95%，具体值取决于压力设置。未来的直接太阳轴子搜索将集中在增加对较小g_a值的灵敏度上，例如通过目前讨论的下一代日光镜IAO。

利用CAST实验寻找太阳轴子

Solar axion search with the CAST experiment

欧洲核子研究中心（CERN）的轴子太阳望远镜（CAST）实验正在寻找太阳轴子，通过它们在LHC偶极子的磁管内转换为光子。对磁管真空实验第一阶段记录的数据进行分析，得出了轴子与光子的耦合常数的最严格的实验极限。在第二阶段，CAST在磁管内使用缓冲气体，以扩大实验对更高轴子质量的灵敏度。我们将介绍$^{4}{\rm He}$数据采集的第一批结果以及去年为使实验适应$^{3}{\rm He}$数据采集而进行的系统升级。预期的灵敏度上的耦合常数的轴子光子将给出最近的$^{3}{\rm He}$运行刚刚开始于2008年3月。

用CAST寻找~（57）Fe核M1-transition发射的14.4 keV太阳轴子

Search for 14.4 keV solar axions emitted in the M1-transition of 57Fe nuclei with CAST

我们已经搜索了14.4 keV的太阳轴子或更一般的类轴子粒子（ALP），这可能是在M1核跃迁的57 Fe，通过使用轴子到光子的转换在欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）与真空磁铁孔（阶段I）。当磁体指向太阳时，单能X射线不存在过剩，我们对耦合到两个光子和一个核子g_{aγ}的赝标粒子的耦合常数设置了与模型无关的约束|-1.19 g_{aN} ^{0}+ g_{aN} ^{3}|对于m_{a} <0.03 eV，在95%置信水平下，<1.36 \times 10^{-16} GeV^{-1}。

利用CAST上的新型GridPix探测器搜寻通过轴子-电子耦合$g_{ae}$产生的太阳轴子

Search for solar axions produced through the axion-electron coupling $g_{ae}$ using a new GridPix detector at CAST

本文利用CAST上的新型7-GridPix探测器搜寻通过轴子-电子耦合产生的太阳轴子，在约160小时数据中未发现显著超出本底的信号，从而对$g_{ae}\cdot g_{aγ}$设定了优于此前太阳轴子望远镜的新上限，并展示了GridPix技术在稀有事件搜寻中的潜力。

用~ 3 He缓冲气体CAST搜索sub-eV质量太阳轴子

CAST search for sub-eV mass solar axions with 3He buffer gas

欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）已经通过使用3 He作为缓冲气体来扩展对太阳轴子的搜索。在T=1.8 K时，这允许更大的压力设置，因此比我们以前使用4 He的测量对更高的轴子质量敏感。在252个不同的压力设置下，每一个都采集了大约1小时的数据，我们扫描了轴子质量范围0.39 eV < m_a < 0.64 eV。当磁体指向太阳时，由于没有多余的X射线，我们设定了一个典型的轴子-光子耦合上限，g_ag < 2.3 x 10^{-10} GeV^{-1}，CL为95%，精确值取决于压力设置。KSVZ轴子被排除在我们的质量范围的上端，这是有史以来第一次对太阳轴子的搜索。将来我们将把我们的研究扩展到m_a < 1.15 eV，与宇宙学热暗物质边界相重叠。

用CAST寻找低能太阳轴子

Search for low Energy solar Axions with CAST

我们已经开始开发一种探测器系统，对eV能量范围内的单光子敏感，以适当地耦合到CAST磁体端口之一。这个系统应该打开一个窗口，可以探测到太阳发射的低能类轴子粒子。初步测试涉及一个冷却的光电倍增管耦合到CAST磁铁通过伽利略望远镜和切换40米长的光纤。该系统在理想条件下已经达到了探测器的极限背景水平，并在CAST进行了两次太阳跟踪运行。这样的测量以前从来没有用轴子日光镜做过。我们将介绍这些运行的结果，并简要讨论未来的探测器的发展。

用CAST gamma-ray量热计寻找~ 7 Li和D（p，gamma）~ 3 He核衰变的太阳轴子辐射

Search for solar axion emission from 7Li and D(p,gamma)3He nuclear decays with the CAST gamma-ray calorimeter

我们提出了一个高能量的轴子发射信号从7 Li（0.478 MeV）和D（p，γ）3 He（5.5 MeV）核跃迁使用低背景γ射线量热计在第一阶段的CAST实验搜索的结果。这些所谓的“强子轴子”可以为长期存在的强CP问题提供解决方案，并且可以从太阳核心的核M1跃迁中发射出来。这是第一次这样的搜索高能赝标玻色子与核子耦合进行使用日光镜的方法。未发现高于背景的过量信号。

用CAST实验寻找太阳轴子的结果和前景

Results and perspectives of the solar axion search with the CAST experiment

将介绍利用欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）进行太阳轴子搜索的情况。通过使用$^3$ He作为缓冲气体获得的最新结果使我们能够将我们的灵敏度扩展到比我们以前使用$^4$ He测量的更高的轴子质量。在252个不同的压力设置中的每一个下采集大约1小时的数据，我们已经扫描了轴子质量范围0.39 eV $ \le m_{a} \le $ 0.64 eV。当磁体指向太阳时，由于没有过量的x射线，我们将g $_{aγ} \le 2.3\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的典型上限设定为95% C. L。精确值取决于压力设置。CAST发表的结果代表了光子与轴子和其他类似的奇异粒子耦合的最佳实验极限，这些粒子被称为WISPs（弱相互作用的细长粒子），在所考虑的质量范围内，该极限首次进入QCD轴子模型所青睐的区域。对于质量高达1.16 eV的轴子，初步的灵敏度也将显示出达到g $_{aγ} \le 3.5\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$在95% C. L时的轴子-光子耦合的平均上限。将提出将CAST方案延长至2014年的预期敏感性。此外，还将提出新的日光镜实验的长期选择。

IAXO -国际轴子天文台

IAXO - The International Axion Observatory

国际轴子天文台（IAXO）是下一代轴子日光望远镜，其目标是对轴子-光子耦合的灵敏度达到几个10^{-12} GeV^{-1}，即比目前最灵敏的轴子日光望远镜--欧洲核子研究中心轴子太阳望远镜（CAST）的灵敏度高出1-1.5个数量级。提高IAXO灵敏度的关键因素是磁场体积的增加以及X射线聚焦光学器件和低背景探测器的广泛使用，这些创新已经在CAST成功测试。用来解释白矮星冷却的电子耦合轴子、遗迹轴子和各种更通用的类轴子粒子（ALP）以及基本粒子物理学低能前沿的其他新激发，可以为IAO提供额外的物理动机。

CERN轴子太阳望远镜作为大额外维探测器

CERN Axion Solar Telescope as a probe of large extra dimensions

我们探讨了欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）的潜在测试存在的大额外的维度。CAST实验最初是为了寻找太阳轴子而提出的，其灵敏度应该提供轴子-光子耦合的极限g_{aγγ} <5 × 10 ^{-11} GeV^{-1}甚至更低。对耦合常数的预期限制比当前实验结果严格十倍。这个界限第一次超出了天体物理学考虑所规定的界限。作为一个调谐实验，计划探索轴子质量区域高达约1 eV，CAST也将对卡鲁扎-克莱因大质量态的存在敏感。因此，至少在两个压强下探测到X射线可能是大额外维度的特征。根据这个要求，我们发现CAST可以测试（两个）大的额外维度，如果m_{PQ} <1/（2 R），则（共同）紧致化半径R低至约250 nm，如果1/（2 R）< m_{PQ}，则低至约370 nm，其中m_{PQ}是Peccei-Quinn质量。

降低Micromegas X射线探测器的本底能级和能量阈值

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。

基于氙基Micromegas探测器的CAST扩展运行对轴子-光子耦合的新上限

A new upper limit on the axion-photon coupling with an extended CAST run with a Xe-based Micromegas detector

本研究通过扩展CAST运行（使用IAXO探路者探测器并部分采用氙基气体混合物），将曝光时间翻倍，未检测到太阳轴子信号，将轴子-光子耦合上限（mₐ≲0.02 eV）提升至5.8×10⁻¹¹ GeV⁻¹（95%置信水平），为IAXO未来探测器配置提供技术见解。

轴子搜寻中的日调制与宽带策略：CAST-CAPP探测器的一项应用

Daily modulations and broadband strategy in axion searches. An application with CAST-CAPP detector

本文基于AQN暗物质模型，利用CAST-CAPP探测器数据研究相对论性轴子的日调制与宽带探测策略，虽未能确证暗区日调制，但为未来轴子搜寻提供了原理验证性分析流程。

国际轴子天文台（IAXO）

The International Axion Observatory (IAXO)

国际轴子天文台（IAXO）是新一代轴子日光观测仪，目标是对10 $^{12}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的灵敏度，即比目前CAST所实现的灵敏度高1 - 1.5个数量级。该项目依赖于磁场体积的改进以及X射线聚焦光学器件和低背景探测器的广泛使用，这些创新已经在CAST中成功测试。IAXO的其他物理学案例可能包括检测电子耦合轴子，用于解决白矮星异常，遗迹轴子，以及各种更通用的类轴子粒子（ALP）和其他新的激发在基本粒子物理学的低能前沿。这篇文章是我们的论文[1]的总结，我们参考了更多的细节。

迈向新一代轴子太阳镜

Towards a new generation axion helioscope

我们研究了新一代轴子日光望远镜的可行性，这是迄今为止最雄心勃勃和最有前途的太阳轴子探测器。我们表明，在磁场体积，X射线聚焦光学和探测器背景的大的改进是可能的，超出了在欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）实现。对于强子模型，对$\gagamma\gtrsim {\rm few} \times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的灵敏度是可以想象的，超过CAST灵敏度1- 1.5个数量级。如果轴子也耦合到电子，太阳产生更大的流量为相同的佩切-奎因尺度值，允许一个探测更广泛的模型。除了轴子暗物质的搜索，这个实验将是有史以来最敏感的轴子搜索，达到或超过了SN 1987 A的严格界限，并可能测试轴子解释的异常白矮星冷却，预测$m_a$的几个meV。在轴子之外，这种新仪器将探测各种各样的轴子样粒子（ALP）和其他新的激发在基本粒子物理学的低能前沿完全未探索的参数范围。

Gaseous time projection chambers for rare event detection: Results from the T-REX project. II. Dark matter

As part of the T-REX project, a number of R&D and prototyping activities have been carried out during the last years to explore the applicability of Micromegas-read gaseous TPCs in rare event searches like double beta decay (DBD), axion research and low-mass WIMP searches. While in the companion paper we focus on DBD, in this paper we focus on the results regarding the search for dark matter candidates, both axions and WIMPs. Small ultra-low background Micromegas detectors are used to image the x-ray signal expected in axion helioscopes like CAST at CERN. Background levels as low as $0.8\times…

在太阳轴子望远镜中利用轴子磁共振向QCD轴子逼近

Inching toward the QCD Axions with Axion Magnetic Resonance in Helioscopes

该研究将轴子-磁共振（AMR）机制从激光实验拓展至轴子太阳望远镜，应用于CAST实验遗留数据并对IAXO实验做预测，显著提升了对QCD轴子等的探测灵敏度。

Towards a medium-scale axion helioscope and haloscope

We discuss the physics case for and the concept of a medium-scale axion helioscope with sensitivities in the axion-photon coupling a few times better than CERN Axion Solar Telescope (CAST). Search for an axion-like particle with these couplings is motivated by several persistent astrophysical anomalies. We present early conceptual design, existing infrastructure, projected sensitivity and timeline of such a helioscope (Troitsk Axion Solar Telescope Experiment, TASTE) to be constructed in the Institute for Nuclear Research, Troitsk, Russia. The proposed instrument may be also used for the searc…

国际轴子观测站（IAXO）的概念设计

Conceptual Design of the International Axion Observatory (IAXO)

国际轴子天文台（IAXO）将是第四代轴子太阳望远镜。作为其主要的物理目标，IAXO将通过太阳等离子体光子的Primakoff转换寻找起源于太阳的轴子或类轴子粒子（ALP）。在信噪比方面，IAXO将比CAST（目前最强大的轴子日光镜）灵敏约4-5个数量级，对轴子-光子耦合的灵敏度低至几个$\times 10^{-12}$ GeV $^{-1}$，从而探测目前未探索的轴子和ALP参数空间的很大一部分。IAXO还将对由轴子-电子耦合$g_{ae}$介导的机制产生的太阳轴子敏感，$-$首次敏感到天体物理学以前未排除的$g_{ae}$值。与其他几个可能的物理情况下，IAXO有可能作为一个多用途的设施，在未来十年的通用轴子和ALP研究。在本文中，我们提出了IAO的概念设计，它遵循的增强轴子日光镜的布局，基于一个专门建造的20米长的8线圈环形超导磁体。所有8个直径为60 cm的磁体孔都配备了聚焦X射线光学器件，能够将信号光子聚焦成$\sim 0.2$ cm $^2$斑点，这些斑点由超低背景Micromegas X射线探测器成像。磁体内置于具有仰角和方位角驱动器的结构中，这将允许每天$\sim$ 12小时的太阳跟踪。

Scalable haloscopes for axion dark matter detection in the 30$μ$eV range with RADES

RADES (Relic Axion Detector Exploratory Setup) is a project with the goal of directly searching for axion dark matter above the $30 μ$eV scale employing custom-made microwave filters in magnetic dipole fields. Currently RADES is taking data at the LHC dipole of the CAST experiment. In the long term, the RADES cavities are envisioned to take data in the (baby)-IAXO magnet. In this article we report on the modelling, building and characterisation of an optimised microwave-filter design with alternating irises that exploits maximal coupling to axions while being scalable in length without sufferi…

Improved Search for Solar Chameleons with a GridPix Detector at CAST

We report on a new search for solar chameleons with the CERN Axion Solar Telescope (CAST). A GridPix detector was used to search for soft X-ray photons in the energy range from 200 eV to 10 keV from converted solar chameleons. No signiffcant excess over the expected background has been observed in the data taken in 2014 and 2015. We set an improved limit on the chameleon photon coupling, $β_γ< 5.7\times10^{10}$ for $1<β_\mathrm{m}<10^6$ at 95% C.L. improving our previous results by a factor two and for the first time reaching sensitivity below the solar luminosity bound for tachocline magnetic…

基于GEM的探测器用于直接探测低质量WIMP、太阳轴子和窄共振（夸克）

GEM-based detectors for direct detection of low-mass WIMP, solar axions and narrow resonances (quarks)

本文综述并实验研究了基于无塑料绝缘体GEM和针状阳极的探测器，用于直接探测低质量WIMP、太阳轴子及窄pp共振，并首次测量了光电子云空间分布。

利用弗拉斯卡蒂国家实验室的FLASH谐振腔实验未来搜寻低频轴子与新物理

The future search for low-frequency axions and new physics with the FLASH resonant cavity experiment at Frascati National Laboratories

FLASH实验方案利用INFN弗拉斯卡蒂实验室的FINUDA磁体与超低温微带SQUID，构建强磁场谐振腔晕镜，填补0.49-1.49μeV质量范围QCD暗物质轴子搜寻空白，同时可探测多种新物理粒子与100-300MHz高频引力波。

First Results on the Search for Chameleons with the KWISP Detector at CAST

We report on a first measurement with a sensitive opto-mechanical force sensor designed for the direct detection of coupling of real chameleons to matter. These dark energy candidates could be produced in the Sun and stream unimpeded to Earth. The KWISP detector installed on the CAST axion search experiment at CERN looks for tiny displacements of a thin membrane caused by the mechanical effect of solar chameleons. The displacements are detected by a Michelson interferometer with a homodyne readout scheme. The sensor benefits from the focusing action of the ABRIXAS X-ray telescope installed at …

国际轴子天文台（IAXO）：背景、现状与计划。对欧洲粒子物理战略的建言

The International Axion Observatory (IAXO): case, status and plans. Input to the European Strategy for Particle Physics

IAXO是新一代轴子太阳望远镜，旨在以前所未有的灵敏度探测meV至eV质量的QCD轴子及暗光子等新物理，为欧洲粒子物理战略提供关键建言。

利用低频阵列数据搜寻日冕中的超轻暗物质转化信号

Searching for Ultralight Dark Matter Conversion in Solar Corona using Low Frequency Array Data

本研究利用LOFAR望远镜观测数据搜寻日冕中超轻暗物质共振转化的单色射电信号，给出暗光子-光子动力学混合耦合及轴子-光子耦合的新上限，其中暗光子耦合约束较此前提升约一个数量级。

BabyIAXO的内芯X射线光学器件的制造现状及预期性能

Fabrication status and expected performance of the inner-core X-ray optic for BabyIAXO

BabyIAXO作为IAXO探路者，旨在提升灵敏度。其X射线光学器件采用混合设计，内芯用热压硼硅酸盐玻璃制造。利用相关技术优化热成型工艺，经多种表征和测试，该光学器件有望提升信噪比，实现特定PSF。