The axion is an intriguing dark matter candidate emerging from the Peccei-Quinn solution to the strong CP problem. Current experimental searches for axion dark matter focus on the axion mass range below 40 $μ$eV. However, if the Peccei-Quinn symmetry is restored after inflation the observed dark matter density points to an axion mass around 100 $μ$eV. A new project based on axion-photon conversion at the transition between different dielectric media is presented. By using $\sim 80$ dielectric discs, the emitted power could be enhanced by a factor of $\sim 10^5$ over that from a single mirror (flat dish antenna). Within a 10 T magnetic field, this could be enough to detect $\sim 100 μ$eV axions with HEMT linear amplifiers. The design for an experiment is proposed. Results from noise, transmissivity and reflectivity measurements obtained in a prototype setup are presented. The expected sensitivity is shown.
Sensitivity of a closed dielectric haloscope to axion dark matter
Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Aix Marseille Univ, CNRS/IN2P3, CPPM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织粒子物理实验室）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织伊夫林-约瑟夫·沙尔实验室）；Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
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。
