轴子干涉测量的光子计数
Photon counting for axion interferometry
AI总结：
本文提出利用单光子探测干涉测量搜寻银河系暗物质轴子，光子计数可将5米腔量子灵敏度提升50倍，并有望在千米级设施上约束0.1-1 neV轴子的耦合系数至1E-17至1E-16 GeV-1。
摘要：
轴子和类轴子粒子是动机良好的暗物质候选者。我们提出了一项实验，利用单光子探测干涉测量技术在银河系晕中搜寻轴子和类轴子粒子。我们表明，对于5米长的光学谐振腔，暗计数率为6E-6 Hz的光子计数可以将轴子干涉测量的量子灵敏度相比量子增强外差读出提高50倍。所提出的实验方法有潜力扩展到千米级设施，从而能够在0.1至1 neV的轴子质量范围内探测轴子-光子耦合系数或对其设定1E-17至1E-16 GeV-1的约束。
英文摘要：
Axions and axion-like particles are well-motivated dark matter candidates. We propose an experiment that uses single photon detection interferometry to search for axions and axion-like particles in the galactic halo. We show that photon counting with a dark rate of 6E-6 Hz can improve the quantum sensitivity of axion interferometry by a factor of 50 compared to the quantum-enhanced heterodyne readout for 5-m long optical resonators. The proposed experimental method has the potential to be scaled up to kilometer-long facilities, enabling the detection or setting of constraints on the axion-photon coupling coefficient of 1E-17 - 1E-16 GeV-1 for axion masses ranging from 0.1 to 1 neV.
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