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
Noise temperature measurements for axion haloscope experiments at IBS/CAPP
轴子最初是作为Peccei-Quinn机制的结果引入的，用于解决粒子物理学中强相互作用中的CP问题，并且是一个很好的冷暗物质候选者。这种粒子预计与物质的相互作用非常弱，预计其质量在$μ$ eV范围内，相应的频率大致在GHz范围内。1983年，P. Sikivie提出了一种探测方案，即所谓的轴子晕镜，其中轴子在强磁场渗透的可调谐微波腔中共振转换为光子。实验噪声的一个主要来源是RF放大器的附加噪声，因此准确理解放大器的噪声是很重要的。本文给出了广泛用于轴子暗物质研究的各种低噪声放大器的噪声温度测量结果。
2020-12-05 physics.ins-det
Development of axion haloscopes for high-mass search at CAPP
CAPP提出了多种基于新腔体概念的高质量轴子搜索晕镜设计，通过分割腔体、利用高阶模式及介电光子晶体结构实现高频下的大体积和高品质因子，并改进抛物面天线方案以适用于太赫兹区域的宽带搜索。
2024-02-06 physics.ins-det
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。
2025-05-06 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
First axion dark matter search with toroidal geometry
我们首先报道了一个基于环面几何的轴子晕镜搜索。在这个开拓性的搜索中，我们排除了轴子光子耦合$g_{aγγ}$下降到约$5\times10^{-8}$ GeV $^{-1}$在轴子质量范围从24.7到29.1 $μ$ eV在95\%的置信水平。也被认为是轴子暗物质搜索与更大规模的环形几何的前景。
2017-09-05 hep-ex physics.ins-det
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
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
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
Axion dark matter search using the storage ring EDM method
本文提出用储存环EDM方法研究轴子暗物质引起的核子EDM振荡。该方法使用B场和E场的组合来产生$g-2$自旋进动频率和背景轴子场振荡之间的共振，以大大提高对它的灵敏度。从$10^{-9}$ Hz到100 MHz的轴子频率范围原则上可以以高灵敏度扫描，对应于$10^{13} $ GeV $\leq f_a \leq 10^{30}$ GeV的$f_a$范围，产生轴子或类轴子粒子（ALP）的全局对称性的破坏尺度。
2018-06-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Limits on Dark Photons, Scalars, and Axion-Electromagnetodynamics with The ORGAN Experiment
该研究利用 ORGAN 1a 轴子晕镜扫描结果，推导其对暗光子、标量场/伸缩子及奇异轴子–电磁耦合的排除限制，并预测未来阶段灵敏度。
2022-12-05 hep-ex hep-ph physics.ins-det
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
A Proposal to Detect Dark Matter Using Axionic Topological Antiferromagnets
反铁磁掺杂拓扑绝缘体（A-TI）是动力学轴子场和轴子极化激元的候选者之一;弱相互作用准粒子类似于暗轴子，一种长期寻求的候选暗物质粒子。在这里，我们证明，使用轴子准粒子反铁磁共振在A-TI的结合低噪声的方法检测太赫兹光子提出了一个可行的路线，以检测质量为0.7至3.5毫电子伏的轴子暗物质，目前无法进入其他暗物质检测实验和建议的范围。这种方法在高频下的优点是谐振与施加磁场的可调谐性，以及使用体积远大于1 mm $^3$的A-TI样品。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ex
A Search for Dark Matter Axions with the Orpheus Experiment
轴子是动力良好的粒子，如果它们的质量低于100 $μ$ eV，就可以构成大部分或全部的暗物质。微波腔技术包括沉浸在螺线管磁体中的封闭谐振结构，对质量为几个$μ$ eV的暗物质轴子敏感，但面临着缩放到更高质量的困难。我们提出了一种新的检测器架构，包括一个开放的，法布里-珀罗谐振器和一系列的载流导线平面，并证明了这种技术与搜索暗物质轴子类粒子称为俄耳甫斯。这项研究排除了质量在68.2和76.5 $μ$ eV之间的暗物质类轴子粒子，轴子-光子耦合大于$4\times10^{-7} \mathrm{GeV}^{-1}$。我们计划，这种技术的基本灵敏度可以扩展到$1\times10^{-15} \mathrm{GeV}^{-1}$以下的耦合敏感，与QCD轴子的DFSZ模型一致。
2015-02-20 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Direct detection of dark matter axions with directional sensitivity
我们研究了轴子晕圈探测器谐振腔中轴子暗物质信号的方向性效应，对于不满足轴子德布罗意波长$λ_a$充分大于完全相干转换的腔尺寸$L$（即$λ_a \gtrsim 2πL$）的腔几何形状.我们专注于长薄腔沉浸在偶极磁铁，并找到适当选择的腔长度，O（1）调制的信号与腔的方向相对于由银河系暗物质晕的等温球模型预测的遗迹轴子背景的动量分布。这种效应可以被用来设计定向轴子暗物质探测器，提供一个明确无误的外星起源的可能的积极检测签名。此外，调制的精确形状可以给出星系晕分布的信息，并且对于特定的晕模型，对于更高的轴子质量给出额外的灵敏度。
2012-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Axion dark matter search using arm cavity transmitted beams of gravitational wave detectors
轴子是超轻暗物质的一个很有希望的候选者，它可以引起激光的偏振旋转。最近，一个新的想法，探测轴子暗物质的光学线性腔中使用的引力波探测器的武器已被提出[物理。123，111301（2019）]。在本文中，一个现实的方案，轴子暗物质搜索与臂腔传输端口重新审视。由于传输端口探测到的光子在腔中传播奇数次，因此轴子暗物质对其相位的影响不会被抵消，并且与使用反射端口的搜索相比，在低质量范围内的灵敏度显着提高。我们还考虑了轴子场的随机性和引力波探测器中两个探测端口的可用性。基于地面的引力波探测器（如Advanced LIGO）对轴子-光子耦合的灵敏度$g_{aγ}$估计为$g_{aγ} \sim 3\times10^{-12}$ GeV $^{-1}$，低于$10^{-15}$ eV的轴子质量，这改进了CERN轴子太阳望远镜所达到的极限。
2021-09-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
