Signatures from Non-classical Features of Axion Dark Matter in Cavity Haloscopes
该研究探讨轴子暗物质的非经典特征在腔式探测器中的印记，给出压缩态、对纠缠暗物质态的示例信号，并分析其提升实验搜索灵敏度的潜力。
2025-09-04 hep-ex hep-ph quant-ph
Dark photon dark matter constraints at the Taiwan axion search experiment with haloscope
National Central University（中央大学）；Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；University of Science（科技大学）；Beijing University of Technology（北京工业大学）；Sichuan University（四川大学）；Henan Normal University（河南师范大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Xi’an Technological University（西安理工大学）；Liaoning Normal University（辽宁师范大学）
通过重新分析台湾轴子搜索实验数据，获得对暗光子参数空间的严格限制，排除了暗光子参数范围内的部分区域，并强调了扫描时间信息在极化暗光子约束中的重要性。
2026-03-29 hep-ex hep-ph
Scalable haloscopes for axion dark matter detection in the 30$μ$eV range with RADES
RADES（遗迹轴子探测器探索装置）是一个项目，其目标是在磁偶极子场中使用定制的微波滤波器直接搜索$30 μ$ eV尺度以上的轴子暗物质。目前，RADES正在CAST实验的LHC偶极子上获取数据。从长远来看，RADES腔被设想为在（婴儿）IXO磁体中获取数据。在这篇文章中，我们报告了一个优化的微波滤波器设计的建模，建设和表征交替虹膜，利用最大耦合轴子，同时可扩展的长度，而不会遭受模式混合。我们开发的数学形式主义和理论研究，证明所选择的设计的性能。我们还指出这种形式主义的适用性，以优化MADMAX介电haloscope。
2020-06-22 hep-ex hep-ph
Enhancement of dark-photon haloscope sensitivity with degenerate modes: toward axion-level form factor and polarization determination
本研究提出利用三个正交简并模式的晕镜结合信号相干求和，将暗光子形状因子提升至轴子水平并确定其偏振方向，同时实现暗物质轴子与暗光子的同步探测。
2025-07-12 hep-ex hep-ph
Cavity, lumped-circuit, and spin-based detection of axion dark matter: differences and similarities
Bilkent University（比尔肯特大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Helmholtz Institute Mainz（美因茨亥姆霍兹研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（德国重离子研究中心有限公司）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；School of Physics and State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Peking University（北京大学物理学院及核物理与核技术国家重点实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of Mississippi（密西西比大学物理与天文学系）；University of Washington（华盛顿大学）；Department of Physics, California State University - East Bay（加州州立大学东湾分校物理系）
本文比较了谐振腔、集中电路和基于自旋的探测器在轴子探测中的差异与相似性，分析了信号生成、噪声特性及扫描策略。
2026-02-06 hep-ex hep-ph
Dielectric haloscopes: sensitivity to the axion dark matter velocity
我们研究的轴子暗物质的速度在最近提出的电介质haloscopes，一个很有前途的途径，寻找动机良好的高质量（$40-400~μ$ eV）的轴子的效果。我们描述了在磁场中轴子-光子混合的非零速度效应以及不同介质界面的光子发射现象。由于速度效应仅在晕圈大于轴子德布罗意波长的20%时才重要，因此对于计划中的具有80个介质盘的MADMAX实验，可以安全地忽略速度依赖性。然而，增强的MADMAX或第二代实验将对轴子速度方向敏感，因此是轴子天体物理学的敏感测量。
2018-05-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing dark photons with plasma haloscopes
早期宇宙中产生的暗光子（DP）是有充分动机的暗物质（DM）候选者。我们表明，最近提出的可调等离子体haloscope DP搜索是特别有利的。虽然介质内效应在传统搜索中抑制DP信号，但等离子体晕镜利用超材料，该超材料通过将DP的质量与可调谐等离子体频率匹配来实现DP的共振吸收，从而实现有效的等离子体激元产生。利用热场论，我们确定了介质中DP在探测器内的吸收率。该方案允许在$6-400$ $μ$ eV的DP质量范围内竞争性地探索DP DM参数空间的重要部分。如果观察到信号，则观察信号的每日或每年调制对于清楚地识别由于DP DM引起的信号至关重要，并且可以阐明生产机制。
2020-08-04 astro-ph.CO 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
Horn-array haloscope for volume-efficient broadband axion searches
针对暗物质轴子搜索，提出一种采用喇叭天线阵列与反射器聚焦的量热计方案，通过增大金属板表面积提升转换功率，在太赫兹区域显著提高实验灵敏度。
2023-06-20 hep-ex hep-ph
Dark photon constraints from a 7.139 GHz cavity haloscope experiment
该实验在7.139 GHz腔体中搜索暗光子暗物质，通过动力学混合转换信号，未发现显著过量，并在90%置信水平下对$m_A\simeq 29.5$ $\mu$eV附近的混合参数设定了上限，较其他约束高一个数量级。
2024-07-18 hep-ex hep-ph
A Near-Cutoff Waveguide Haloscope for sub-meV Dark Matter
College of Science, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）理学院）；School of Physics, Yantai University（烟台大学物理学院）
本文提出一种接近截止的平行板波导示波器，用于探测亚毫电子伏特暗物质，通过慢波响应和相干积累实现场增强，无需闭合驻波共振，展示了高灵敏度和可扩展性的探测方法。
2026-05-15 hep-ph
Searching For Dark Matter with Plasma Haloscopes
我们总结了轴子纵向等离子体晕镜（ALPHA）联盟，一个新的实验合作，建立一个等离子体晕镜寻找轴子和暗光子的最新进展。等离子体晕圈仪是一种探测光暗物质到光子共振转换的新方法。阿尔法将在近十年的参数空间中对QCD轴子敏感，有可能发现暗物质并解决强CP问题。与传统的腔体天体探测器不同，传统的腔体天体探测器通常在体积上受到暗物质的康普顿波长的限制，等离子体天体探测器使用金属丝超材料来创建可调谐的人工等离子体频率，将光的波长与康普顿波长解耦，并允许更强的信号。我们发展的理论基础等离子体haloscope和讨论最近的实验进展。最后，我们概述了一个基线设计的ALPHA和显示，一个全面的实验可以发现QCD轴子在近十年的参数空间。
2023-03-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Post-inflationary axions: a minimal target for axion haloscopes
暴胀后情景中具有畴壁数 $N>1$ 的类轴子粒子在残存对称性微破缺下可作暗物质，数值模拟与解析结合表明其衰变常数受小尺度等曲率涨落强约束，可能具有较大光子耦合。
2022-12-26 hep-ex hep-ph
A First Look on 3D Effects in Open Axion Haloscopes
我们探讨有限尺寸的3D效果在开放的轴子haloscopes，如碟形天线，介质盘和最小的介质haloscopes组成的镜子和一个介质盘。特别是介电Haloscope是一种很有前途的新方法，用于检测质量范围在$40\,μ{\rm eV}$以上的暗物质轴子。通过使用两个专门的独立的方法-有限元方法和傅立叶光学的基础上-我们计算的电磁场在这些设置预期在存在的轴子暗物质领域。这使我们能够研究衍射和近场效应的实际大小的实验设置，与早期的理想化的一维研究与无限扩展的镜子和磁盘。我们还研究了轴子速度效应和磁盘平铺。衍射效应被发现变得不太相关，对更大的轴子质量和更大的磁盘半径，例如针对在全尺寸介电haloscopes，如MADMAX。我们的研究的见解不仅提供了一个现实的建模开放轴子暗物质搜索实验一般的基础，他们也特别是考虑到3D效果的介电haloscope的第一个结果。
2019-08-22 hep-ex hep-ph physics.ins-det
New Constraints on Dark Photon Dark Matter with Superconducting Nanowire Detectors in an Optical Haloscope
揭示暗物质的本质是粒子物理学最重要的目标之一。轻玻色子，如暗光子，是很有动机的候选者：它们通常寿命长，相互作用弱，在早期宇宙中自然产生。在这项工作中，我们报告的LAMPOST（光$A'$多层周期性光学SNSPD目标），一个概念验证实验寻找暗光子暗物质在eV质量范围内，通过相干吸收在多层介质晕圈。使用超导纳米线单光子探测器（SNSPD），我们实现了有效的光子探测与暗计数率（DCR）的$\sim 6\times10^{-6}$计数/秒。我们没有发现任何证据表明暗光子暗物质在$\sim 0.7$ - $0.8$电子伏特的质量范围内与动力学混合$ε\gtrsim 10^{-12}$，提高现有的限制在$ε$的两倍。随着SNSPD未来的改进，我们的架构可以探测暗光子和轴子暗物质在meV到10 eV质量范围内的重要新参数空间。
2022-05-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dielectric Haloscopes to Search for Axion Dark Matter: Theoretical Foundations
我们研究了一种新的探测暗物质轴子的方法-电介质晕镜的基本理论。当不同电介质之间的界面处于磁场内时，振荡的轴子场充当电磁波的源，电磁波在垂直于表面的两个方向上出现。发射率可以通过明智地放置多个层以实现相长干涉和通过大的横向面积来提高。从轴子修正的麦克斯韦方程组出发，我们计算了这种新的介质晕圈法的效率。这种技术可以潜在地搜索10- 100 GHz（轴子质量40- 400 $μ$ eV）的未探索的高频范围，其中传统的空腔谐振器难以达到所需的体积。
2017-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Experimental measurement of the quality factor of a Fabry-Pérot open-cavity axion haloscope
针对强相互作用CP问题与暗物质候选者轴子的探测需求，研究团队对多层法布里-珀罗干涉仪型DALI轴子探测器原型开展原理验证实验，测得开放腔品质因数与带宽参数，为相关质量范围的轴子搜索提供物理潜力支撑。
2023-10-24 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Building instructions for a ferromagnetic axion haloscope
铁磁晕圈仪是一种射频自旋磁力仪，用于搜索以轴子形式存在的暗物质。一种磁性材料被监测，以寻找由暗物质轴子引起的异常磁化振荡。为了正确设计这种仪器，首先需要了解所搜索信号的特征，即暗物质轴子$B_a$作用于电子自旋的有效射频场。一旦定义了$B_a$的属性，就可以开始装置的设计和测试。最佳的样品是窄线宽和高自旋密度的材料，如钇铁石榴石（YIG），耦合到一个微波腔几乎匹配的线宽收集信号。谐振器中的功率由天线收集，并由约瑟夫森参量放大器放大，约瑟夫森参量放大器是一种量子限制器件，但会增加大部分设置噪声。该信号通过低噪声HEMT进一步放大，并通过外差接收器进行下变频存储。这项工作描述了如何建立这样的装置，所有的实验细节，可能面临的主要问题，以及一些解决方案。
2022-01-11 cond-mat.supr-con hep-ex hep-ph
Dielectric Haloscopes: A New Way to Detect Axion Dark Matter
我们提出了一种新的策略，通过引入介电Haloscope，其中包括放置在一个磁场中的介质盘，寻找质量范围为40- 400 $μ$ eV的暗物质轴子。变化的介电介质引起轴子感应电场的不连续性，导致产生传播的电磁波以满足界面处的连续性要求。具有可调距离的大面积磁盘将微波信号（10- 100 GHz）提升到可观察的水平，并允许在广泛的轴子质量范围内进行扫描。对QCD轴子模型的敏感性是可以想象的，80个1 m $^2$面积的圆盘包含在一个$10$特斯拉场中。
2017-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Simulation of Classical Axion Electrodynamics using COMSOL Multiphysics
本文利用 COMSOL Multiphysics 和有限元方法，对碟形天线、腔体、介电晕环仪及轴子-光子再生等实验中的经典轴子电动力学进行数值模拟，验证其与解析解一致。
2023-04-07 hep-ex hep-ph
Search for dark-matter axions beyond the quantum limit: the Cosmological Axion Sarov Haloscope (CASH) proposal
该提案旨在通过超低温单光子探测器与强磁场，将暗物质轴子探测灵敏度推进至量子极限以下，使CASH成为该质量范围最灵敏的谐振腔。
2025-06-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Fine-grained dark matter substructure and axion haloscopes
本研究开发了精细轴子暗物质子结构模型，发现该子结构在轴子晕镜实验中不仅可探测，且在高频率分辨率下能增强轴子可探测性，推动高分辨率数据分析以揭示QCD轴子证据。
2025-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Axion and hidden photon dark matter detection with multilayer optical haloscopes
一个动机良好的暗物质候选者，包括轴子和暗光子，采取光玻色子场的相干振荡的形式。如果暗物质耦合到标准模型状态，那么就有可能通过实验室目标中的反射来检测它。目前的这类实验包括基于腔的谐振器，它将玻色子暗物质转换为电磁场，工作在微波频率。我们提出了一类新的检测器在更高的频率，从红外线到紫外线，基于介电晕圈概念。在周期性光子材料中，玻色子暗物质可以有效地转换为可检测的单光子。通过可行的实验技术，这些探测器可以探测到在0.1-10 eV质量范围内的轴子和暗光子暗物质的重要新参数空间。
2018-08-05 cond-mat.mes-hall hep-ph physics.ins-det
Gravitational Wave Detection With Plasma Haloscopes
本文全面分析了 plasma haloscope 探测高频引力波的能力，指出 ALPHA 等基线设计灵敏度低于预期，并提出简单修改方案以恢复灵敏度，打造出 $(10-50)$ GHz 频段的强大探测器。
2024-12-19 hep-ph
Parametric Resonance in RF Axion Haloscopes
针对轴子与电磁相互作用弱导致直接探测难的问题，本文探索利用参数共振增强类轴子粒子暗物质直接探测器信号的可行性，轴子是解决QCD强CP问题的产物且为暗物质主要候选者。
2024-11-26 astro-ph.IM hep-ph
Broadband solenoidal haloscope for terahertz axion detection
介绍了宽带反射实验的概念设计和科学计划。这个晕镜计划在[10 $^{-3}$，1] eV（[0.24，240] THz）质量范围内寻找玻色子暗物质。BREAD提出了一种圆柱形金属桶，将暗物质转化为光子，一种新颖的抛物面反射器设计将光子聚焦到光电传感器上。这种独特的几何形状使其能够封装在标准低温恒温器和高场恒温器中，克服了当前碟形天线的局限性。一个试点0.7米$^{2}$桶实验计划在费米实验室预计将超过现有的暗光子耦合约束超过十年，一天的运行时间。Axion灵敏度要求$<10^{-20}$ W/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$传感器噪声等效功率，带有10 T螺线管和10 m $^{2}$枪管。我们计划BREAD各种传感器技术的灵敏度，并讨论未来的前景。
2022-03-24 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Axion Dark Matter Search around 6.7 $μ$eV
本文报道了用CAPP-8 TB型晕圈仪对轴子暗物质的研究。我们的结果是敏感的轴子-光子耦合$g_{aγγ}$下降到QCD轴子带的轴子质量范围在6.62和6.82 $μ$ eV之间在90\%的置信水平，这是最敏感的结果在质量范围内的日期。
2020-03-16 hep-ex hep-ph
Deepest sensitivity to wavelike dark photon dark matter with superconducting radio frequency cavities
该研究证明 haloscope 扫描速率与有载品质因数成正比，并利用超高 Q 值 SRF 腔在 5.35 μeV 暗光子质量处取得迄今最强波状暗光子排除限。
2024-09-09 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Ultimate light-shining-through-a-wall experiments to establish QCD axions as the dominant form of dark matter
本文提出在 haloscope 发现轴子后，利用约100 km长、1 m孔径并配置适当磁场的终极 LSW 实验，打破光子耦合与局部暗物质丰度简并，以确立 QCD 轴子为暗物质主要形式。
2025-01-08 hep-ex hep-ph
Dark Matter Haloscope with a Disordered Dielectric Absorber
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Department of Physics and Astronomy, York University（约克大学物理与天文学系）；Department of Physics, University of Washington（华盛顿大学物理系）
利用无序介电材料开发新型暗物质探测器，通过界面转换提高对轴子和暗光子的灵敏度，实现对QCD轴子-光子耦合的高精度探测。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
MADMAX: A new way of probing QCD Axion Dark Matter with a Dielectric Haloscope -- Foundations
与WIMP相反，轻暗物质候选者越来越受到科学界的关注。特别地，QCD轴子也能够解决其他的基本问题，例如强相互作用中的CP守恒。在强磁场作用下，不同介电常数的材料之间的边界处，星系轴子、类轴子粒子和隐藏的光子可以转化为光子。结合许多这样的表面，可以使用相长干涉和共振来显著增强这种转换。建议的MADMAX设置包含80个高介电盘在\SI{10}{\tesla}磁场将探测$40$ -\SI{400}{\micro\electronvolt}，这是一个范围，目前无法通过现有的腔搜索动机良好的质量范围。我们提出了这种方法的基础和预期的敏感性。
2017-12-04 hep-ph physics.ins-det
Low Frequency (100-600 MHz) Searches with Axion Cavity Haloscopes
本研究针对轴子暗物质实验已覆盖质量以下的更低质量区间，通过数值模拟优化凹入式与介质加载腔的参数，制作原型验证模拟结果，并估算了其在现有及在建大型磁体中的轴子暗物质搜寻灵敏度。
2023-03-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Astrophysical Haloscopes
本文计算了宇宙磁场中类轴子暗物质转换产生的射电光子通量。我们发现，对于类轴子粒子质量周围的$10^{-6}\,$电子伏特和有效耦合常数的光子$g_{aγ}\gtrsim10^{-13}\,{\rm GeV}^{-1}$强磁化附近的恒星风可能会给检测到的线状无线电光子信号，虽然预测的通量是高度不确定的，由于知之甚少的磁场的结构。然而，可能值得在这些来源的方向进行专门的搜索。当与未来可能的轴子暗物质的实验室检测相结合时，这种观测可能反过来提供有关此类物体中小尺度磁场结构的信息。
2017-08-29 astro-ph.HE hep-ph
Echo-free quality factor of a multilayer axion haloscope
本文提出在消声室中测量多层介电晕镜品质因数的方法，并在DALI原型上验证了每层几百的功率增强，据此评估了缩小原型和全尺寸DALI在不同磁场与温度下的轴子探测灵敏度。
2024-05-02 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
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
Asymmetrical cavity design that bypasses mode mixings in axion haloscope experiments
针对轴子晕望远镜中调谐杆引发模式混合并造成频率灵敏度空隙的问题，本文提出在特定位置插入介质杆形成非对称腔体，从而移动混合位置与频率，减少灵敏度损失，并验证其在缩小尺寸、更高频段下同样有效。
2025-06-11 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Scalable architecture for dark photon searches: Superconducting-qubit proof of principle
针对暗光子搜寻中灵敏度与质量范围的两难问题，提出以超导量子比特为亚波长晕镜单元的可扩展芯片级架构，通过三量子比特原理验证实验在三个质量区间设定了远强于宇宙学约束的暗光子限制，可拓展至更多暗物质候选体搜寻。
2025-03-24 hep-ph quant-ph
Sensitivity of two-mode SRF cavity to generic electromagnetism of sub-$μ$eV dark matter
本研究针对低质量暗物质的非标准电磁耦合探测问题，采用双模超导射频（SRF）腔探测GHz以下低质量暗物质的一般耦合，给出了其对轴子耦合的探测灵敏度。
2024-12-13 hep-ph
A first proof of principle booster setup for the MADMAX dielectric haloscope
轴子和类轴子粒子是理想的低质量暗物质候选者。MADMAX实验的目的是利用强磁场下不同介电常数的材料之间的边界产生的电磁波的轴子诱导发射，直接探测质量在$40\,μ{\rm eV}$和$400\,μ{\rm eV}$之间的银河系轴子。结合许多这样的表面，可以使用相长干涉和共振来显著增强（提升）这种发射。我们提出了这样的助推器系统的原理实现的第一个证明，包括一个铜镜和多达五个蓝宝石磁盘。通过反射率测量研究了系统的电磁响应。的机械精度，校准过程中不必要的反射和重复性的基本调谐算法放置的磁盘进行了研究。我们发现，对于所提出的情况下，电磁响应的群延迟预测的一维计算是充分实现在我们的设置。调谐的可重复性处于百分比水平，并且对这种助推器的灵敏度影响很小。
2020-05-11 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Impedance Matching to Axion Dark Matter: Considerations of the Photon-Electron Interaction
我们引入阻抗匹配的概念，以轴子暗物质提出的问题，为什么轴子检测是困难的，即使有足够的功率在每平方米的入射暗物质通量，以激励LED灯泡。通过对轴子场的反作用进行量化，我们证明了一个小的轴子-光子耦合本身并不能阻止暗物质通过最佳阻抗匹配被吸收。我们进一步表明，相比之下，电磁电荷和自阻抗的光子耦合提供了主要的约束功率吸收集成在整个搜索频带。使用轴子电动力学方程，我们表现出严格的限制，在线性，时不变，被动接收器的吸收功率。我们的研究结果产生的基本约束，所产生的光子-电子相互作用，提高综合功率吸收超越腔晕镜技术。该分析也具有重要的实际意义，显示出明显的紧张局势与一些计划的轴子搜索的灵敏度预测。此外，我们还为更准确的信号功率计算和校准模型提供了基础，特别是对于使用多波长开放配置的接收器，如碟形天线和介电Haloscope。
2021-12-16 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Spectral signatures of axionlike dark matter
我们推导出的光谱线形状的期望信号的晕镜实验寻找类轴子暗物质。这些线的形状的知识是需要优化的实验设计和数据分析程序。我们将先前已知的轴子-光子和轴子-胶子耦合的结果推广到梯度（轴子-费米子）耦合的情况。梯度相互作用的一个独特的特点是它不仅依赖于星系晕星系晕粒子的大小，而且依赖于它们的速度方向，这导致了相应的晕镜的方向灵敏度。我们还讨论了由地球自转和轨道运动引起的梯度信号的日调制和年调制。在检测的情况下，这些周期性调制将是一个重要的确认，即信号是由我们银河系晕中的类轴子粒子发出的。
2022-02-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
QCD Axion Dark Matter in String Theory: Haloscopes and Helioscopes as Probes of the Landscape
该研究扫描185,965种IIB弦理论紧化，揭示QCD轴子质量与Hodge数$h^{1,1}$的关联，并评估DMRadio、ADMX、MADMAX、BREAD及IAXO对弦景观模型的约束能力。
2025-03-14 hep-ph hep-th
Calibration of the Cryogenic Measurement System of a Resonant Haloscope Cavity
本文校准了运行于22 mK的7.138 GHz谐振轴子探照灯腔体低温读出系统，利用超导二能级单光子源测得95.6 dB增益、-71.4 dB输入衰减和7.5 K有效噪声温度。
2024-04-16 hep-ex hep-ph quant-ph
Using Axion Miniclusters to Disentangle the Axion-photon Coupling and the Dark Matter Density
针对轴子 haloscope 只能测量 $g^{2}_{aγγ}ρ_{\ m DM}$ 组合的简并问题，本文提出利用与合适尺寸轴子微团簇相遇时的光谱信息推断其引力势，从而分别测定轴子-光子耦合与微团簇密度。
2024-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Parametrics of electromagnetic searches for axion dark matter
轻的轴子状粒子出现在许多超越标准模型物理学的理论中，并且可能构成宇宙的部分或全部暗物质。它们可以耦合到标准模型的方法之一是通过电磁$F_{μν} \tilde F^{μν}$门户，并且有一个广泛的实验计划，涵盖了几十年的质量范围，旨在通过这种耦合寻找轴子暗物质。在本文中，我们推导出限制的吸收功率，耦合灵敏度，广泛的一类这样的搜索。我们发现，标准的技术，如谐振腔和介质haloscope，可以实现O（1）-最优的轴质量平均信号功率，对于给定的体积和磁场。对于低质量（频率$\ll$ GHz）轴子，使用静态背景磁场的实验通常具有抑制的灵敏度-我们讨论了这种限制的物理学，并提出实验方法来避免它，如微波上转换实验。我们也评论其他形式的暗物质，包括暗光子的检测，以及相对论性隐藏扇区粒子的检测。
2021-04-02 hep-ex hep-ph
Axion-photon conversion caused by dielectric interfaces: quantum field calculation
近均匀磁场中介质界面上的轴子-光子转换是介质晕镜方法寻找轴子暗物质的基础。类似于跃迁辐射，该过程是可能的，因为光子波函数被介电层修改（“加里比波函数“）并且不再是动量的本征态。一个传统的一阶微扰计算的量子化轴子状态和这些扭曲的光子状态之间的跃迁概率提供了微波产生率。这一结果与以往基于求解经典麦克斯韦方程组的轴子-电磁场组合系统的结果一致。我们认为，在一般情况下，平均光子产生率是由我们的结果，独立的详细的量子态的轴子场。此外，我们的研究结果提供了一个新的视角在介质haloscope的轴子-光子转换，因为速率是基于未扰动轴子和光子波函数之间的重叠积分，在类似的微波腔haloscope的通常治疗。
2017-09-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sensitivity of a Gigahertz Fabry-Pérot Resonator for Axion Dark Matter Detection
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
提出基于开放式法布里-珀罗谐振器的新型轴子晕仪设计，可在35 GHz实现高灵敏度并通过渐变相位反射镜进一步提升。
2025-10-20 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Out of the darkness: probing the inflationary era with dark photon dark matter
本研究提出结合 TASEH haloscope、下一代 light-shining-through-a-wall 实验与宇宙学数据，重建暗光子性质并首次直接探测暴胀时期。
2025-07-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion minivoids and implications for direct detection
本研究通过模拟量化了后暴胀轴子暗物质场景中迷你空洞对局部密度的影响，发现典型测量密度仅为银河系密度的10%，且年尺度积分时间下密度变化达20-30%，对直接探测实验有重要启示。
2023-05-09 astro-ph.CO hep-ph
From Axion Detection to Dark Matter Astronomy
Seoul National University（首尔大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
该研究提出用haloscope网络结合干涉相位等技术，测量轴子子结构参数以检验轴子产生场景，扩展探测范围至微团等天体，推动轴子探测向暗物质天文学发展。
2026-10-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Directional axion detection
我们开发了一种形式主义来描述扩展现有的轴子晕圈镜设计，具有方向性的灵敏度传入的暗物质轴子速度。如果实验设计的尺寸接近局部轴子场的典型相干长度，那么这种效应是可以测量的。有了方向灵敏度，轴子探测实验将有极大的潜力来探测局部暗物质速度分布。我们发展我们的形式主义一般，但将其应用到具体的实验设计，即谐振腔和介质盘haloscope。我们证明，这些实验是能够测量日常调制的暗物质信号，并用它来重建三维速度分布。这使得人们可以测量太阳特有的速度，探测暗物质速度椭球的各向异性，并确定冷的子结构，如最近发现的地球附近的流。定向实验还可以在更短的时间尺度上识别特征，这可能有助于绘制轴子微团的碎片。
2018-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Experimental search for invisible dark matter axions around 22 μeV
针对20–30 μeV理论预言重叠区，利用12 T磁场中的多腔haloscope搜寻轴子-光子耦合微波信号，在90%置信水平上排除了21.86–22.00 μeV范围内KSVZ轴子作为暗物质的可能性。
2024-07-02 hep-ex hep-ph
Constraints on Galactic Dark Photons from a DALI Prototype
Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理学研究所）
利用DALI原型机36小时数据，在6.88691--6.91792 GHz频段未发现暗光子暗物质信号，并设置χ≲6.8×10^-14的实验室最强排除极限。
2026-09-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
