Pilot search for axion-like particles by a three-beam stimulated resonant photon collider with short pulse lasers
为了系统地寻找电子伏特质量范围内的类轴子粒子，我们提出了一个受激共振光子对撞机的概念，通过将三个短脉冲激光聚焦到真空中。为了实现这样的对撞机，我们已经进行了一组的三个光束之间的大入射角的原理验证实验，以克服预期的困难，以确保短脉冲激光之间的时空重叠，也建立了一种方法来评估偏振态的偏差，这是有用的，为未来的可变入射角碰撞系统。在本文中，我们提出了一个结果，从飞行员搜索与开发的系统和方法。搜索结果与null一致。因此，我们将ALP-光子耦合的最小值上限设定为$1.5 \times 10^{-4}$ GeV ${}^{-1}$，ALP质量为1.53 eV，置信水平为95%。
2023-02-12 hep-ex
Comment on "Tunable Supermode Dielectric Resonators for Axion Dark-Matter Haloscopes"
我们评论最近发表的论文，物理评论应用9，014028（2018），该论文提出了介电谐振器的频率调谐机制，并展示了它们在轴子haloscope中的潜在应用。其中一个方案引入了一个圆柱形的电介质中空体，并将其在轴向方向上分裂以调谐频率。作者声称，该方案提供了一个1至2个数量级的改善，在利用高阶谐振模式的轴子搜索灵敏度。我们发现，他们的研究是基于不切实际的空腔模型和不适当的选择的品质因数（FOM），这可能会误导显着提高灵敏度。考虑一个实际的腔结构和一个适当的FOM，我们重新计算了该方案的意义，结果表明它是不实质的。
2018-12-07 hep-ex physics.ins-det
Resonant heterodyne conversion applied to a low-frequency haloscope for dark matter axion searches in the 1-35 MHz range
Universidad Politécnica de Cartagena（卡塔赫纳理工大学）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-University of Valencia（粒子物理研究所 (IFIC)，西班牙瓦伦西亚大学）；Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC)（坎夫朗斯地下实验室 (LSC)）
研究共振外差上转换在RADES-BabyIAXO谐振腔中搜索低质量暗物质轴子的方法，推导轴子诱导源项和读出模式功率，分析最佳耦合与灵敏度，可探测轴子-光子耦合低至10^{-15} GeV^{-1}。
2026-06-23 hep-ex
Comment on "Poynting vector controversy in axion modified electrodynamics"
在最近的一份出版物中，Tobar、McAllister和Goryachev声称，使用坡印廷矢量的另一种定义可以显著提高他们提出的轴子暗物质探测器的灵敏度。虽然坡印廷矢量的选择确实是模棱两可的，但它不会影响物理结果，例如电压表上的读数，只要一致地使用相同的定义。我对这一点进行了详细的解释，并找出了其计算中的具体误差。
2022-03-29 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Resonant Landau-Zener Conversion In Multi-Axion Systems
本文解析研究多轴子系统中的朗道-齐纳共振转换，揭示非绝热转换机制，并预测QCD轴子与类轴子混合对卤oscope实验的探测目标。
2025-07-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for Solar Axions Produced by Primakoff Conversion Using Resonant Absorption by $^{169}$Tm Nuclei
研究了$^{169}$ Tm核对Primakoff太阳轴子的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\to ^{169}$ Tm $^*$ $\to ^{169}$ Tm $ + γ$（8.41 keV）。为此目的，使用Si（Li）检测器和置于低背景设置内的$^{169}$ Tm靶。结果得到了一个新的轴子-光子耦合和轴子质量的限制条件：$g_{Aγ}({GeV}^{-1})\cdot m_A(eV)\leq1.36\cdot10^{-5}$（90% c.l.）。在强子轴子模型中，这个限制对应于轴子质量的上限-- $m_A\leq$ 191 eV（90% c. l）。
2009-04-22 hep-ex hep-ph
Sensitivity to axion-like particles with a three-beam stimulated resonant photon collider around the eV mass range
我们提出了一个三束受激共振光子对撞机与聚焦激光场，以直接产生一个轴子样粒子（ALP）的两个光束，并刺激其衰变的其余之一。已经评估了eV质量范围周围的预期灵敏度。结果表明，在1 J量级的短脉冲激光下，灵敏度可达到$\mathcal{O}(10^{-14})$ GeV ${}^{-1}$的ALP-光子耦合。
2022-12-26 hep-ex hep-ph
Search for Resonant Absorption of Solar Axions Emitted in M1 Transition in $^{57}$Fe Nuclei
研究了14.4keV太阳轴子在$^{57}$ Fe靶上的共振吸收。放置在低本底装置内的Si（Li）探测器用于探测14.4 keV核能级去激发中出现的$γ$ -量子：$A+\rm{^{57}Fe} \to \rm{^{57}Fe^{*}} \to \rm{^{57}Fe} + γ$。得到了强子轴子质量的新上限：$m_{A} \leq 151$ eV（90% C. L.）（$S$ =0.5，$z$ =0.56）。
2009-06-01 hep-ex hep-ph
Axion detection through resonant photon-photon collisions
我们调查的前景，一个替代的实验室为基础的搜索耦合的轴子和类轴子粒子的光子。在这里，两束激光的碰撞共振地产生轴子，并且在磁再转换之后检测到信号光子，就像在光穿透墙壁（LSW）实验中一样。传统的搜索，如LSW或异常双折射测量，是最敏感的轴子质量，可以实现实质性的相干性，这通常是远远低于光能。我们发现，使用目前可用的高功率激光设备，可以通过我们的方法实现的界限优于传统的LSW在$0.5-6$ eV之间的轴子质量，设置的光学激光频率和碰撞角。这些界限可以进一步改善，通过相干散射激光子结构，探测轴子光子耦合下降到$g_{aγγ}\sim 10^{-8} {\text{GeV}^{-1}}$，与现有的CAST界限。假设每角步测量一天，可以达到QCD轴子带。
2020-04-07 hep-ex hep-ph
Resonant enhancement of axion dark matter decay
Institute of Theoretical Physics, School of Physics and Optoelectronic Engineering, Beijing University of Technology（北京工业大学物理与光电工程学院理论物理研究所）
研究轴子衰变为两光子的过程，利用共振腔增强衰变率，提供一种新的探测轴子参数空间的方法，与现有方法互补，适用于QCD轴子暗物质研究。
2026-04-13 hep-ex hep-ph
Exploiting higher-order resonant modes for axion haloscopes
在轴子被认为是暗物质候选者的区域内，晕圈镜是研究QCD轴子物理最灵敏的方法之一。目前的实验灵敏度，依赖于最低的基本TM010模式的圆柱形腔，被限制在相对较低的质量区域。利用高阶谐振模式将是有益的，因为它将使我们能够扩展搜索范围，而没有体积损失和更高的品质因数。这种方法已经被放弃，主要是因为形状因子的显著退化，以及频率调谐的困难。在这里，我们介绍了一种新的调谐机制的概念，既提高了形状因子，并产生合理的频率可调谐性。一个概念验证演示验证了这种设计是可行的大质量轴子搜索实验。
2019-11-26 hep-ex 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
Search for sub-eV axion-like particles in a quasi-parallel stimulated resonant photon-photon collider with "coronagraphy"
本研究在准平行受激共振光子-光子对撞机中开发专用日冕仪以减轻背景光子，搜寻亚eV轴子样粒子，并在 $m=0.15\\,\mathrm{eV}$ 处达到 $g/M = 5.45\times10^{-7}\\,\mathrm{GeV^{-1}}$ 的最高灵敏度。
2025-04-02 hep-ex
Non-Resonant Searches for Axion-Like Particles at the LHC
我们提出了一个新的碰撞探测器的轴子样粒子（ALP），更一般的伪戈德斯通玻色子：非共振搜索，利用其与标准模型粒子的相互作用的衍生性质。ALP可以作为离壳介体参与LHC等对撞机上$2 \to 2$散射过程的$s$通道。我们通过使用Run 2 CMS公共数据推导ALP耦合到规范玻色子的新限制来增强这种新型搜索的能力，通过过程$p p \to Z Z$，$p p \to γγ$和$p p \to j j$，探测ALP参数空间中以前未探索的区域。此外，我们提出了未来的非共振搜索涉及ALP耦合到其他电弱玻色子和/或希格斯粒子。
2019-09-10 hep-ex hep-ph
Wide-band full-wave electromagnetic modal analysis of the coupling between dark-matter axions and photons in microwave resonators
用边界积分-共振模展开（BI-RME）三维方法研究了微波腔中轴子-光子的电磁耦合。这种全波模式技术已被应用于严格的分析与轴子场的微波腔体的激发。在这种情况下，由轴子-光子耦合产生的电磁场可以被假设为由等效的电荷和电流密度驱动。这些密度已被插入到一般的BI-RME 3D方程中，该方程将存在于腔体内的RF电磁场表示为涉及腔体的并矢格林函数（在库仑规范下）以及这些密度的积分。这种方法能够考虑任意的空间和时间变化的幅度和相位的轴子场。其次，我们得到了一个由轴子电流源驱动的简单网络，它代表了轴子场与腔的谐振模之间的耦合。利用这种方法，可以计算提取和耗散的RF功率作为沿宽带的频率的函数，而无需柯西-洛伦兹近似，获得在腔中产生的电磁场的频谱，并处理相对接近轴子谐振模式的模式。此外，通过这种技术，我们不仅在幅度上而且在相位上对从腔中提取的信号有了完整的了解。这可能是未来分析的一个有趣的问题，其中轴子相位是一个重要参数。
2022-04-11 hep-ex
Broadband and Resonant Approaches to Axion Dark Matter Detection
当超轻的轴子暗物质遇到静磁场时，它会产生一个有效的电流，该电流沿着磁场线并以轴子康普顿频率振荡。我们提出了一个新的实验来检测这种轴子有效电流。在存在轴子暗物质的情况下，一个大的环形磁铁将像一个振荡的电流环，其感应的磁通量可以通过一个电感耦合到SQUID磁强计的外部拾取回路来测量。我们认为谐振和宽带读出电路，并表明，宽带的方法具有优势，在小轴子群众。考虑到不可约的噪声源，我们估计了这种设计的范围，并证明了对质量在10^{-14}-10 ^{-6} eV范围内的类轴子暗物质的潜在敏感性。特别是，宽带和共振策略都可以探测具有大统一体尺度衰减常数的QCD轴子。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Reply to "Comment on `Axion induced oscillating electric dipole moments' " [1]
我们回应Flambaum等人的论文[Phys. Rev. D95，no. 5，058701（2017）]，声称没有有效的诱导振荡电偶极矩，例如，对于电子，通过异常与振荡的宇宙轴子背景相互作用而产生。相关的费曼振幅，图。(1)如Flambaum等人计算的，变成了完全的发散，然后消失了与这个结果相反，我们得到了一个非零的振幅，它产生物理电偶极子辐射的电子（或任何磁偶极矩）沉浸在宇宙轴子场。我们认为Flambaum等人的反主张是不正确的，并且是基于对物理选择与规范选择的误解，以及电偶极子只能通过耦合到静态（时间恒定）电场来定义的假设。
2017-04-03 hep-ex hep-ph hep-th
Search for solar axions produced by Compton process and bremsstrahlung using the resonant absorption and axioelectric effect
研究了太阳康普顿和韧致辐射轴子在$^{169}$ Tm核上的共振吸收。这种吸收会导致激发低的核能级：$A+^{169}$ Tm $\rightarrow ^{169}$ Tm $^*$ $\rightarrow ^{169}$ Tm $+ γ$（8.41 keV）。此外，在硅原子的轴电效应寻求。使用放置在低背景设置中的Si（Li）探测器来检测轴子。由此得到了一个新的与轴子-电子和轴子-核子耦合约束无关的模型：$g_{Ae}\times|g^0_{AN}+ g^3_{AN}|\leq 2.1\times10^{-14}$和轴子-电子耦合常数：$|g_{Ae}| \leq 2.2\times 10^{-10}$。这些极限分别导致DFSZ和KSVZ模型中轴子质量的界限为$m_{A}\leq$ 7.9 eV和$m_{A}\leq$ 1.3 keV（$90\%$ C.L.）。
2013-12-01 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Recent results of search for solar axions using resonant absorption by $^{83}$Kr nuclei
利用安装在巴克桑中微子天文台低本底装置内的正比计数器，对$^{83}\rm{Kr}$核对太阳轴子的共振吸收进行了研究。得到的等截面和等矢量轴-核子耦合$|g_3-g_0|\leq 8.4\times 10^{-7}$的模型独立上限，使我们能够设定强子轴质量的新上限为$m_{A}\leq 65$ eV（95\%C. L.）通常接受的值为$S$ =0.5和$z$ =0.56。
2017-11-09 hep-ex hep-ph nucl-ex
Opening a meV mass window for Axion-like particles with a microwave-laser-mixed stimulated resonant photon collider
本文提出微波-激光混合三束受激共振光子对撞机，可在meV质量范围探测类轴子粒子，结合高强度激光与速调管后灵敏度可达O(10^{-13}) GeV^{-1}，为独立验证ALPs暗物质本质开辟新途径。
2024-06-29 hep-ex hep-ph
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
Sensitivity of Resonant Axion Haloscopes to Quantum Electromagnetodynamics
本文利用坡印廷定理分析共振轴子晕望远镜对新增轴子–磁单极子耦合参数$g_{aAB}$和$g_{aBB}$的探测能力，拓展轴子搜寻并间接检验磁荷物质。
2023-04-24 gr-qc hep-ex hep-ph
3D Lumped LC Resonators as Low Mass Axion Haloscopes
轴子是一种假设粒子，被认为是强CP问题最经济的解决方案。它也可以被表述为暗物质的一个引人注目的组成部分。Haloscope是一种领先的轴子探测方案，它依赖于在静态磁场存在下，在谐振腔结构内将星系晕轴子转换为真实光子，其中产生的光子频率对应于轴子的质量。对于最大灵敏度，关键是腔模式结构的中心频率与所产生的光子的频率一致。由于轴子的质量是未知的，因此有必要在很宽的频率范围内进行搜索。目前，有相当大的地区的有前途的前暴胀低质量轴子范围没有任何可行的建议进行实验搜索。我们表明，3D谐振LC电路与分离的磁场和电场，通常被称为凹腔，可以在这个区域中的灵敏暗物质haloscope，与频率固有地低于那些在空谐振腔的等效尺寸可实现的。我们计算这些实验的灵敏度和可访问的轴子质量范围，设计几何形状，以利用和最大化分离的磁性和电耦合的轴子腔模式。
2016-08-08 hep-ex physics.ins-det
Design of new resonant haloscopes in the search for the darkmatter axion: a review of the first steps in the RADES collaboration
随着人们对通过Haloscopes进行暗物质轴子探测的兴趣日益浓厚，目前不同的国际组织都参与其中，RADES小组成立于2016年，目标是开发在偶极磁体中运行的非常灵敏的探测系统。本文综述了该合作项目在前五年中开展的工作，从第一次设计开始，基于多腔概念，旨在增加晕圈体积，从而提高其灵敏度，其演变，数据采集设计，最后，第一次实验运行。此外，设想的工作范围内的RADES，偶极和螺线管磁铁，在短期和中期内也提出。
2022-01-22 hep-ex physics.ins-det
Search for sub-eV axion-like particles in a stimulated resonant photon-photon collider with two laser beams based on a novel method to discriminate pressure-independent components
用双色近红外脉冲激光沿共光轴聚焦到真空中，寻找亚电子伏类轴子粒子。在由产生场（$2.5\,\mathrm{mJ}/47\,\mathrm{fs}$ Ti：Sapphire激光）和背景诱导场（$1.5\,\mathrm{mJ}/9\,\mathrm{ns}$ Nd：YAG激光）组合而成的聚焦准平行碰撞系统中，尝试在真空室中通过交换ALP的受激共振光子-光子散射来探测信号光子。利用真空中的能量动量守恒定律可以确定信号波长，并且与由原子四波混频过程确定的信号波长一致。在这项工作中，脉冲能量是一个数量级高于那些在以前的搜索，允许aFWM从光学元件被观察到作为一个压力无关的背景第一次，除了残留气体起源aFWM遵循二次压力依赖性。原则上，真空中通过ALP交换的四波混频过程（vFWM）也必须是与压力无关的，因此开发一种新的方法来鉴别光学元件aFWM对于将脉冲能量增加到未来升级搜索所需的值是必不可少的。在本文中，我们将提出建立方法量化从光学元件的四波混频过程的基础上的光束截面依赖的成品率。用这种新的方法，信号光子的数量被发现是一致的为零。然后，我们成功地获得了一个新的排除区域之间的关系ALP光子耦合，$g/M$，和ALP质量$m$，达到最敏感的点$g/M = 1.14\times10^{-5}\,\mathrm{GeV^{-1}}$在$m = 0.18\,\mathrm{eV}$。
2022-08-21 hep-ex
New limits on the resonant absorption of solar axions obtained with a $^{169}$Tm-containing cryogenic detector
研究了$^{169}$ Tm核对太阳轴子的共振吸收。使用了一种新开发的方法，该方法涉及基于Tm $_3$ Al $_5$ O $_{12}$晶体的低本底低温测辐射热计，与以前的基于$^{169}$ Tm的实验相比，该方法允许显著提高灵敏度。在$6.6$天暴露期间用$8.18$ g晶体进行的测量产生了以下轴子耦合限值：$|g_{Aγ} (g_{AN}^0 + g_{AN}^3) \leq 1.44 \times 10^{-14}$ GeV $^{-1}$和$|g_{Ae} (g_{AN}^0 + g_{AN}^3) \leq 2.81 \times 10^{-16}$。
2020-04-17 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Enhancing resonant circular-section haloscopes for dark matter axion detection: approaches and limitations in volume expansion
本文研究圆柱形晕镜设计，提出通过细长单腔和1D/2D/3D多腔堆叠方法扩展体积以提升暗物质轴子探测能力，实验证明单腔体积可增加三个数量级。
2023-10-25 hep-ex physics.ins-det
Is the Turner Window Open? Seeking Closure with Resonant Absorption of Galactic Axions in NaI Dark Matter Detectors
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Institute for Nuclear Theory, University of Washington（华盛顿大学核理论研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Queen’s University（女王大学）；The Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute（亚瑟·B·麦克唐纳加拿大天体粒子物理研究所）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
基于DAMA/LIBRA年 modulation信号，研究利用NaI探测器探测轻WIMPs，发现银河碳燃烧星产生的轴子可通过共振吸收产生440 keV光子，为探测轴子提供新机会。
2026-03-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Axion Dark Matter Coupling to Resonant Photons via Magnetic Field
我们表明，在Sikivie Haloscope中通过双光子耦合机制由暗物质轴子产生的光子场的磁分量是在以前的分析和实验中传递的重要参数。产生的光子的相互作用将被共振增强，只要它们耦合到Haloscope腔的电或磁模式结构。对于典型的Haloscope实验，电耦合和磁耦合是相同的，并且在过去的灵敏度计算中隐含假设。然而，对于未来计划的搜索，例如同步多个腔的高频搜索，由于不同的磁耦合和电耦合，灵敏度将发生变化。我们定义了完整的电磁形状因子，并讨论其影响，目前和未来的高，低质量的轴子搜索，包括一些被忽视的影响，由于假设这两个耦合是相同的。
2016-06-10 astro-ph.GA gr-qc hep-ex
Resonant Electric Probe to Axionic Dark Matter
本研究提出利用LC共振结合螺线管磁体设施探测轴子暗物质诱发的窄带电信号，经低温放大探测后可对低质量QCD轴子实现远超现有宇宙射线约束的高灵敏度探测。
2023-05-01 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall hep-ex
Methods and restrictions to increase the volume of resonant rectangular-section haloscopes for detecting dark matter axions
本研究探讨了矩形截面haloscope的设计技术，通过单腔和多腔的长高结构及1D/2D/3D几何优化，显著增大了探测器体积，实验验证了其在暗物质axion搜索中的可行性与巨大改进潜力。
2023-02-24 hep-ex physics.ins-det
Comment on "Evidence for narrow resonant structures at $W\approx$ 1.68 GeV and $W\approx$ 1.72 GeV in real Compton scattering off the proton"
我们对Kuznetsov等人的声明进行评论，即在质子康普顿散射的束流不对称性中看到的W=1.72 GeV附近的结构在中子光生$η$的总截面中没有观察到。
2015-12-14 hep-ex nucl-ex nucl-th
Light Dark Matter Search and Spectroscopy -- Brief Review and An Experimental Technique
简要回顾了轻暗物质粒子及其光谱学，特别是旨在了解轴子和类轴子粒子（ALPs）与物质的相互作用机制，并提出了一个临时建议和一些可能探测这些逃逸粒子的想法。为了冒险进入这些搜索（特别是DFSZ轴子）所涉及的高度挑战性的光谱区域和极弱的信号，提出了一种不同的方案，脱离传统的谐振腔质量扫描和外差检测方法。我们的目标是寻找一个固定的质量轴向场，并集中我们的搜索在相应的谐振频率和高次谐波使用一个简单的相敏直流检测方法，这可能是有帮助的，在大幅减少硬件，实验的复杂性和长期运行时间。在这里提出的模型中建议的可能质量范围从22.5microeV开始，对应于5.4GHz的共振频率，一直到90和112.5microeV的两个倍数（分别对应于24.3和27.0GHz的频率），在这些质量值附近找到轴子或ALP的可能性很高。我们提出了一个全面的测量策略和光谱技术的基础上，围绕一个三阶段的放大和相敏检测方案，以最大限度地提高和检测下的相干Primakoff效应相互作用的U（1）场的共振轴子耦合。通过计算、仿真和初步试验验证了该方案的可行性。这种实验技术和想法在这里报告有显着的潜力，发展成为一个非常敏感的窄范围暗物质轴子/ALP光谱实验。
2019-03-30 hep-ex hep-ph
Dark energy, QCD axion, BICEP2, and trans-Planckian decay constant
弦紧化中允许的离散对称性是所有在某个层次上被破坏的全局对称性之母。我们讨论由此产生的伪戈德斯通玻色子，特别是QCD轴子和一个临时的宇宙学常数，和暴胀子。我们还评论了最近的BICEP 2数据的一些影响。
2014-10-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
QSHS: An Axion Dark Matter Resonant Search Apparatus
QSHS合作组构建了一种用于轴子暗物质的谐振腔搜索装置，可探测QCD轴子、ALPs和暗光子等，利用8T磁场和稀释制冷机在2.0至40 micro-eV/c2范围内进行量子电子设备测试，并展示了核心组件性能及首次科学运行计划。
2025-09-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
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。
2023-09-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Impact of the superconductors properties on the measurement sensitivity of resonant-based axion detectors
轴子，理论上解决强CP问题的假设粒子，目前被认为是冷暗物质组分的强候选者。基于共振的轴子探测器的信号功率，称为haloscopes，与它们的品质因数$Q$成正比。在本文中，使用超导体的性能的Haloscope的影响进行了研究，通过评估可获得的$Q$。特别地，从测量的涡旋运动复电阻率和这些材料的屏蔽长度开始，在感兴趣的频率、磁场和温度范围内计算NbTi、Nb $_3$ Sn、YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$和FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$的表面电阻$R_s$。从$R_s$的品质因数$Q$的圆柱形晕镜与铜圆锥形基地和cylindrical侧壁，与TM $_{010}$模式下工作，进行评估和使用不同的材料的性能进行比较。YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$和FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$都显示出相对于整个Cu腔提高几乎一个数量级的测量灵敏度，而NbTi显示出仅适用于较低的频率（<10 GHz）。Nb $_3$ Sn可以在整个感兴趣的光谱中给出中间改进。
2021-12-23 astro-ph.IM cond-mat.supr-con hep-ex
Microwave Technologies in Experiments for Detection of Dark Matter Axions
本文综述了暗物质轴子探测实验中谐振腔微波技术，涵盖实验概念、谐振器设计优化、频率调谐系统及微波工程的未来研究方向。
2024-04-30 hep-ex physics.ins-det
The Search for the Cosmological Axion -- A New Refined Narrow Mass Window and Detection Scheme
Jazan University（贾赞大学）
本文提出了一种更精细的轴子探测方案，基于更窄的质量窗口和共振谐振腔探测技术，以寻找可能存在的轴子/ALP场质量。
2024-10-01 hep-ex hep-ph
Single-Point Search for eV-scale Axion-like particles with Variable-Angle Three-Beam Stimulated Resonant Photon Collider
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究科）；International Center for Quantum-field Measurement Systems for Studies of the Universe and Particles (QUP), KEK（高能加速器研究机构宇宙与粒子研究量子场测量系统国际中心）；Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究所）；Research Institute of Science and Technology, Tokai University（东海大学科学技术研究院）
该研究利用可变角度三束激发共振光子对撞机，在eV量级范围内首次对轴子类粒子进行无模型依赖的耦合系数上限测量。
2026-01-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Heterodyne Broadband Detection of Axion Dark Matter
我们提出了一种新的宽带搜索策略，超轻轴子暗物质与电磁相互作用。振荡轴子场诱导超导腔的两个准简并共振模之间的跃迁。在针对高质量和低质量优化的两个宽带运行中，该设置可以探测未探索的参数空间，用于覆盖质量为15个数量级的轴子状粒子，包括天体物理学上的长程模糊暗物质。
2020-07-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark matter Axion search with riNg Cavity Experiment DANCE: Design and development of auxiliary cavity for simultaneous resonance of linear polarizations
类轴子粒子（ALP）是尚未发现的赝标量粒子，是超轻暗物质的候选者。ALP与光子轻微相互作用并引起线偏振光的旋转振荡。暗物质轴子搜索与环形腔实验（DANCE）通过放大蝴蝶结环形腔的旋转振荡来搜索ALP暗物质。线性极化的同时谐振对于放大载波场和ALP信号两者以及实现设计灵敏度是必要的。由于蝴蝶结环腔中s偏振和p偏振之间的谐振频率差，当前原型实验DANCE Act-1的灵敏度比预期低约三个数量级。为了调节谐振频率差，提出了引入辅助腔的方法。在考虑光损耗的情况下，设计了一个辅助腔，可以抵消谐振频率差，实现同时谐振。我们还证实了DANCE Act-1在有辅助腔的情况下可以达到原有的灵敏度。
2021-10-22 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Optimal Electromagnetic Searches for Axion and Hidden-Photon Dark Matter
对轴子和隐藏光子的直接探测搜索在寻找暗物质中扮演着越来越重要的角色。在这项工作中，我们推导出了这些候选项的最佳电磁搜索的属性，但受到放大的标准量子限制（SQL）的约束。我们表明，单极谐振搜索可能具有相当大的灵敏度以外的谐振器带宽和优化这种灵敏度可能会增加扫描速率高达五个数量级，在低频。额外的增强可以获得超过一百万，这对应于暗物质信号的线宽谐振器品质因数。我们提出的谐振器优化在更广泛的背景下，确定最佳的接收器架构（谐振或其他）。我们讨论先验概率的暗物质信号和它们的作用，在搜索优化。我们确定频率集成的灵敏度是在宽带搜索的品质因数，并证明它是有限的博德-法诺准则。优化的单极谐振器是约75%的Bode-Fano限制，建立它作为一个基本上接近理想的，单模暗物质检测方案。我们的分析表明，与以前的工作相比，扫描单极共振搜索优于反应宽带搜索。我们的研究结果激发了量子测量技术在未来轴子和隐藏光子暗物质搜索中的广泛应用。
2021-05-08 hep-ex hep-ph
Axion haloscope signal power from reciprocity
本文利用洛伦兹互易定理推导轴子信号功率的通用表达式，使其仅依赖可测量的反射感应场，适用于谐振腔、介质及碟形天线等多种轴子射电望远镜。
2023-05-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
CAPP-8TB: Axion Dark Matter Search Experiment around 6.7 $μ$eV
CAPP-8 TB是一个轴子暗物质搜索实验，致力于6.7 $μ$ eV附近的轴子质量搜索。实验采用微波谐振腔，在稀释制冷机中由超导螺线管磁体产生8 T强磁场。我们描述的实验配置用于搜索6.62至6.82 $μ$ eV的质量范围在第一阶段的实验。我们还讨论了实验的下一阶段及其前景。
2020-07-15 hep-ex physics.ins-det
Feasibility, engineering aspects and physics reach of microwave cavity experiments searching for hidden photons and axions
利用微波腔，人们可以建立一个共振的“光穿透墙壁”实验，以寻找隐藏的扇形光子和轴子样粒子，在标准模型的许多扩展中预测。在本说明中，我们使用最先进的技术可以达到的灵敏度的可行性研究。
2009-08-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Axion physics in a Josephson junction environment
我们表明，最近的实验的基础上约瑟夫森结，SQUIDS和耦合约瑟夫森量子比特有一个宇宙学的解释，在这个意义上，他们允许模拟模拟早期宇宙的轴子物理学的轴暗物质物理。我们提出了新的实验装置，在其中SQUID类的轴子相互作用的谐振约瑟夫森结环境中可以进行测试，在性质上类似于最近的实验，测试两个耦合的约瑟夫森量子位的量子纠缠。我们指出，早期宇宙的轴子宇宙学的相关参数值与当今的纳米技术的成就是可以访问的。
2011-11-23 astro-ph.CO cond-mat.supr-con hep-ex
Revisiting Turner Window Axions: The Untapped Potential of NaI Dark Matter Detectors
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Institute for Nuclear Theory, University of Washington（华盛顿大学核理论研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Queen’s University（女王大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理珀蒂默研究所）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文重新审视Turner窗口轴子，发现NaI探测器可通过共振吸收检测具有强核耦合的轴子，揭示了新的约束机会。
2026-04-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Revisiting the detection rate for axion haloscopes
腔晕镜已被用来探测在强磁场作用下不可见宇宙轴子共振转换的微波光子。在该方案中，轴子-光子转换功率已被公式化为对于某些条件有效，无论是$Q_{cavity}\ll Q_{\rm axion}$还是$Q_{cavity} \gg Q_{axion}$。然而，当这两个量彼此相当时，这种补救方法就失败了。此外，噪声功率流已被视为独立的阻抗失配的系统，这可能会引起误导的实验灵敏度的估计。我们重新审视的分析方法，得到一个一般的描述的信号和噪声功率。我们还优化了接收器的耦合强度，以产生最大的灵敏度轴子搜索实验。
2020-04-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
A Test of Bolometric Properties of Tm-containing Crystals as a Perspective Detector for the Solar Axion Search
$^{169}$ Tm核素的第一核能级为8.41 keV，具有向基态的磁型跃迁，因此可以作为寻找太阳轴子共振吸收的靶核。我们计划使用的石榴石家族TmPDMATHABMN铝$_5$ O $_{12}$的含Tm晶体作为测辐射热探测器，以寻找通过太阳轴子的共振吸收的第一核能级的激发$^{169}$ Tm。考虑到这一点，生长Tm $_3$ Al $_5$ O $_{12}$晶体的样品，并测试其测辐射热和光学性质。还进行了化学和/或放射性污染的测量。在本文中，我们提出的测试结果，并估计未来的低背景实验装置的要求。
2019-05-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Broadband Axion Dark Matter Haloscopes via Electric Sensing
轴子暗物质的质量仅受宇宙学观测的弱约束，需要在质量范围的几个数量级上使用各种检测技术。基于共振腔的轴子星像仪已成为目前寻找暗物质轴子的标准。这种结构固有地是窄带的，并且对于低质量，所需腔的体积变得过大。宽带低质量探测器已经提出使用感应磁力计传感器和间隙环形螺线管磁体。在这项工作中，我们提出了一种替代方案，它使用电传感器在传统的螺线管磁铁在实验室的z轴对齐，在标准的haloscope实验中实施。在存在DC磁场的情况下，逆Primakoff效应导致z方向上的时变永久电真空极化以轴子康普顿频率振荡，这引起振荡电动势。我们提出了非谐振技术来检测这种振荡电动势通过实现电容传感器或电偶极天线耦合到一个低噪声放大器。我们提出的第一个实验结果，并讨论了这一建议的基础和潜力。初步结果约束$g_{aγγ} >\sim2.35\times10^{-12}$ $\text{GeV}^{-1}$在$2.08\times10^{-11}$到$2.2\times10^{-11}$电子伏特的质量范围内，并展示了潜在的敏感性轴子类暗物质的质量范围内的$10^{-12}$到$10^{-8}$电子伏特。
2018-10-26 gr-qc hep-ex hep-ph
Discovering QCD-Coupled Axion Dark Matter with Polarization Haloscopes
本研究提出利用极化晕镜探测QCD耦合轴子暗物质，借助轴子引发的极化电介质振荡电流激发腔模，现有技术即可拓展新参数空间，还可验证轴子-光子耦合信号的来源。
2023-08-25 hep-ex hep-ph nucl-th
