Simulating MADMAX in 3D: Requirements for Dielectric Axion Haloscopes
我们目前的三维计算介电haloscopes，如目前设想的MADMAX实验。对于理想的系统，具有完美的平坦，平行和各向同性的介质盘的有限直径，我们发现，几何形状因子降低了发射功率高达$30\,\%$相比，早期的一维计算。我们推导出的发射波束形状，这是重要的天线设计。我们发现，现实的暗物质轴子速度的$10^{-3} c$和外部磁场的不均匀性在$10\,\%$的规模上的MADMAX的灵敏度的影响可以忽略不计。我们调查的设计要求，发射功率的变化小于$20\,\%$的基准升压因子与$50\,{\rm MHz}$的带宽在$22\,{\rm GHz}$，对应于一个轴子质量$90\,μ{\rm eV}$。我们发现，最大允许的磁盘倾斜度是$100\,μ{\rm m}$除以磁盘直径，所需的磁盘平面度是$20\,μ{\rm m}$（最小到最大）或更好，和最大允许的表面粗糙度是$100\,μ{\rm m}$（最小到最大）。我们展示了如何使用瓷砖介质盘胶合在一起，从多个较小的补丁可以影响波束形状和天线耦合。
2021-10-13 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Non-magnetic glass-fiber cryostat for MADMAX prototype tests
本文设计并测试了一种用于MADMAX暗物质实验原型的非磁性G-10玻璃纤维低温恒温器，利用气态氦循环实现低于10K的稳定低温，首次完成了增强器响应校准及低温磁场下的轴子搜寻。
2025-03-03 hep-ex physics.ins-det
First search for axion dark matter with a Madmax prototype
本文首次使用 MADMAX 原型装置和介电共振腔在特定质量范围内寻找轴子暗物质，在 14.5 天未检测到信号后，设定了超越以往约束的轴子-光子耦合强度上限。
2025-08-12 hep-ex
The DESY axion search program
弱相互作用粒子（FIP）可能为粒子物理学和宇宙学的标准模型之外的（一些）开放问题提供解决方案。在汉堡的DESY，三个非基于加速器的实验将寻找FIP作为暗物质候选者（ALPS II，BabyIAXO）或构成我们银河系中的暗物质（MADMAX）。
2023-02-23 hep-ex hep-ph
First search for dark photon dark matter with a MADMAX prototype
本文利用三片蓝宝石圆盘加反射镜的 MADMAX 介电光晕镜原型机，在 78.62–83.95 μeV/c² 范围内搜寻暗光子暗物质，未发现信号，并在 95% 置信水平下将混合参数 χ 的约束最高提升近三个数量级。
2025-03-07 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Dark Matter Axions in the Early Universe with a Period of Increasing Temperature
研究非标准宇宙学历史下通过失配机制产生轴子暗物质，发现温度上升期可恢复哈勃摩擦并重置振荡，使所需轴子质量大幅降低，可通过未来实验探测大爆炸核合成前的宇宙历史。
2023-04-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Comment on the preprint: First Limits on Axion Dark Matter from a DALI Prototype arXiv:2603.21951
Universität Hamburg（汉堡大学）；MPI für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文针对DALI装置对类轴子粒子暗物质的灵敏度开展独立评估，未发现12 GHz以下有与轴子场显著耦合的模式，还为介电 haloscope 实验评估轴子耦合提供了建议。
2026-07-31 hep-ex
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）
本文提出了一种简化模型，用于确定闭合介质磁强计对轴子暗物质的灵敏度，为首次轴子暗物质探测提供了基础。
2026-03-05 astro-ph.IM hep-ex
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
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
Searching for the QCD Dark Matter Axion
本文回顾QCD轴子（冷暗物质候选者）的天体物理搜索、理论进展及历史，介绍其搜索现状、未来前景及正在开发的探测技术。
2025-04-14 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
Alternative dark matter candidates: Axions
轴子可以说是暗物质的最佳候选者之一。当衰变常数大于10^9 GeV时，轴子在早期宇宙中主要是以非热的方式产生的，因此是“冷的”，它们的速度色散小到足以适应大尺度结构。此外，如此大的衰减常数确保了宇宙学时间尺度的稳定性和宇宙学长度尺度下无碰撞流体的行为。在这里，我们回顾了轴子暗物质的预测和实验室实验中寻找轴子暗物质的实验努力的艺术状态。
2016-12-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmological Tension of Ultralight Axion Dark Matter and its Solutions
许多提议和正在进行的实验都在寻找质量接近小尺度结构（${\cal O} ( 10 ^{ - 21 } {\rm eV} ) $）极限的轴子暗物质。我们认为，这些模型的后期宇宙宇宙学，表明要求轴子有一个物质的功率谱相匹配的冷暗物质约束的轴子耦合到可见光扇区的大小。将这些限制与当前和未来的实验努力进行比较，我们发现许多搜索需要与标准模型场具有异常大耦合的轴子，而与轴子在早期宇宙中的分布无关。我们调查的机制，可以减轻的界限，即，引入大的费用，各种形式的动力学混合，发条结构，并施加离散对称性。我们为每种情况提供了一个明确的模型，并探讨其现象和可行性，以产生可检测的超轻轴子暗物质。
2021-01-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A new experimental approach to probe QCD axion dark matter in the mass range above 40$μ$eV
轴子出现在标准模型的扩展中，解释了在强相互作用中没有CP破坏。同时，它可以自然地提供我们宇宙中的冷暗物质。在过去的几十年里，对轴子和类轴子粒子（ALP）的几次搜索限制了相应的参数空间，但没有发现它们存在的明确暗示。轴子质量范围低于1 meV仍然是非常有吸引力的，并且是暗物质轴子的一个很好的激励区域。在这份白皮书中，我们提出了一个新的实验的基础上的概念的介电晕圈直接搜索的暗物质轴子的质量范围为40至400 $μ$ eV的描述。这种磁盘和磁镜轴子实验（MADMAX）将由几个平行的介质盘组成，这些介质盘被放置在强磁场中，并且具有可调节的间隔。预期该设置允许在对应于轴子质量的10至100 GHz之间的频率下的轴子感应电磁波的可观测发射。
2020-10-28 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Axion Dark Matter Detection using Atomic Transitions
暗物质轴子可能会引起原子状态之间的跃迁，这些原子状态的能量差异等于轴子质量。这样的能量差可以方便地使用塞曼效应来调节。建议通过将千克大小的样品冷却到毫开尔文温度来寻找暗物质轴子，并使用激光技术计数轴子诱导的跃迁。这似乎是一个合适的方法来探测$10^{-4}$ eV质量范围内的轴子暗物质。
2020-05-31 hep-ex hep-ph
Probing the Dark Axion Portal with Muon Anomalous Magnetic Moment
我们提出了一个新的方案，使用暗轴子门户在单圈水平来解释最近观察到的μ子异常磁矩的费米实验室μ子g-2的实验。轴子/类轴子粒子（ALP）和暗光子都与光子处于同一顶点。虽然单独的ALP或暗光子都不能解释μ子$g-2$，但由于前者只提供负贡献，而后者具有非常有限的参数空间，暗轴子门可以挽救这种情况，并显着扩展允许的参数空间。观测到的μ子异常磁矩提供了一个强大的探测暗轴子门户的情况。
2021-09-30 hep-ex hep-ph
A forecast of the sensitivity of the DALI Experiment to Galactic axion dark matter
本研究通过蒙特卡洛模拟，估算了新一代法布里-珀罗暗物质晕望远镜DALI对25-250 μeV能段银河系轴子暗物质的探测灵敏度，轴子或可同时解决强相互作用电荷-宇称对称问题与暗物质谜题。
2024-01-15 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
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
Axion Dark Matter Detection by Superconducting Resonant Frequency Conversion
我们提出了一种方法来寻找轴子暗物质与一个专门设计的超导射频腔，目标质量$m_a \lesssim 10^{-6} \text{ eV}$的轴子。我们的方法利用轴子诱导的频率$\sim$ GHz的近简并共振模式之间的转换。通过改变两种模式之间的频率分裂来实现对轴子质量的扫描。与传统方法相比，这允许用于轻于GHz的轴子的参数增强的信号功率。投影灵敏度覆盖了$10^{-8} \text{ eV} \lesssim m_a \lesssim10^{-6} \text{ eV}$的QCD轴子暗物质和像$m_a \sim 10^{-14} \text{ eV}$一样轻的类轴子暗物质的未探索的参数空间。
2019-12-23 hep-ex hep-ph
First Results from ABRACADABRA-10cm: A Search for Low-Mass Axion Dark Matter
暗物质的存在为标准模型之外的物理学的存在提供了一些最切实的证据。一个引人注目的暗物质候选者是轴子，这是一种轻玻色子，最初被假定为另一个悬而未决的问题的解决方案，QCD中的强CP问题。ABRACADABRA是一个寻找亚$μ$ eV轴子和类轴子暗物质的实验计划。它搜索轴子引起的修改麦克斯韦方程与环形磁铁和SQUID磁强计。本文将介绍ABRACADABRA-10 cm原型探测器的第一批结果。
2019-05-16 hep-ex hep-ph
Hunting for Axionlike Dark Matter by Searching for an Oscillating Neutron Electric Dipole Moment
我们报告的超低质量类轴子暗物质的搜索通过分析的比存储的超冷中子和$^{199}$ Hg原子的自旋旋进频率的轴子诱导振荡的电偶极矩的中子和轴子风自旋旋进效应。没有观察到与暗物质一致的轴子质量范围$10^{-24}~\textrm{eV} \le m_a \le 10^{-17}~\textrm{eV}$的信号。我们的零结果设置的第一个实验室的约束耦合的轴子暗物质胶子，提高了3个数量级的天体物理学的限制，也提高了以前的实验室约束的轴子耦合到核子的一个因素的40。这些结果最初发表在Phys. Rev. X 7，041034中，本文主要是对其进行总结。
2018-05-25 hep-ex hep-ph
First results from the Axion Dark-Matter Birefringent Cavity (ADBC) experiment
ADBC实验是首个可调谐且量子噪声受限的光学轴子探测器，探测了三个轴子质量范围，未发现暗物质信号，并将ALP-光子耦合限制在$g_{aγγ} \leq 1.9\times 10^{-8}$ GeV⁻¹。
2024-04-18 astro-ph.CO hep-ex
Experiments to test the hypothesis for solar and dark matter axions
本文教学性地介绍暗物质轴子与太阳轴子的直接搜寻实验，基于轴子-双光子耦合，并展望近期潜在变革性进展。
2025-07-08 hep-ex hep-ph
Intrinsically Quantum Effects of Axion Dark Matter are Undetectable
本文证明轴子暗物质即使处于无经典描述的量子态，其内禀量子效应也会被模式平均、噪声和微弱耦合抑制，现实探测器无法区分，故经典处理可靠，并推广至其他超轻暗物质候选者。
2026-10-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
Production and detection of an axion dark matter echo
角频率等于轴子质量一半的电磁辐射会刺激冷暗物质轴子的衰变，并产生回波，即反向传播的微弱电磁辐射。我们建议通过向太空发射一束强大的微波辐射并倾听其回波来寻找轴子暗物质。我们估计这种技术在银河系晕的等温环和焦散环模型的灵敏度，并发现它是一个很有前途的方法来轴子，或轴子样，暗物质检测。
2019-09-30 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
Results of a Search for Cold Flows of Dark Matter Axions
理论论证预测，螺旋星系中冷暗物质的分布在速度空间中具有峰值，这与暗物质粒子的非热化流动有关。我们在暗物质轴子腔探测器中寻找轴子到光子转换的微波光子谱中的相应峰。我们没有发现任何地方的轴子作为一个函数的流速分散在轴子质量范围1.98至2.17 $μ$ eV的任何局部流的密度和地方的限制。
2005-05-11 astro-ph hep-ex hep-ph
Dark Matter Candidates - Axions, Neutralinos, Gravitinos, and Axinos
暗物质的存在为超越标准模型的物理学提供了强有力的证据。用佩切-奎因对称和/或超对称扩展标准模型，引人注目的暗物质候选者出现了。对于轴子，中性伴子，引力子，和axino，我审查原始生产机制，宇宙学和天体物理学的限制，实验搜索，和实验鉴定的前景。
2008-11-20 astro-ph hep-ex hep-ph
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
Broadband Dark Matter Axion Detection using a Cylindrical Capacitor
针对暗物质轴子质量不确定性大的问题，提出利用圆柱形电容器将轴子转化为振荡磁场的探测方案，结合超导环-线圈系统提升灵敏度，可实现宽质量范围的轴子搜寻。
2024-06-20 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Axion Dark Matter Detection using an LC Circuit
它表明，暗物质轴子引起振荡电流沿磁场线流动。在强磁场$\vec{B}_0$中感应的振荡电流产生小磁场$\vec{B}_a$。我们建议使用一个冷却的LC电路和一个非常敏感的磁强计来放大和检测$\vec{B}_a$。这似乎是一个合适的方法来寻找$10^{-7}$到$10^{-9}$ eV质量范围内的轴子暗物质。
2014-01-27 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
First Axion Dark Matter Search with Toroidal Geometry
我们报告了第一个轴子暗物质搜索与环面几何。排除限制的轴子-光子耦合$g_{aγγ}$在轴子质量范围从24.7到29.1 $μ$ eV在95\%的置信水平，通过这一开拓性的搜索。最后展望了在更大尺度的环形几何条件下对轴子暗物质的研究。
2017-09-27 hep-ex
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
Comment on arXiv:1901.10843 "Search for Axionlike Dark Matter with a Liquid-State Nuclear Spin Comagnetometer"
我们评论arXiv：1901.10843，指出它对超低质量轴子的约束与所描述的数据集的持续时间不相容。我们描述了一种简单的方法来分析这些数据，给出正确的缩放。
2019-08-03 hep-ex
Momentum and Matter Matter for Axion Dark Matter Matters on Earth
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Berkeley Center for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校理论物理中心）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IPHC UMR7178（高能物理研究所）；Université de Genève（日内瓦大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；The University of Sydney（悉尼大学）
研究地球物质效应对轴子暗物质探测的影响，指出轴子暗物质的有限动量对地球对轴子场值和梯度的影响至关重要，轻轴子耦合实验可能因场值降低而灵敏度下降，但径向梯度增强对探测有重要意义。
2025-02-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Axion Dark Matter Search around 4.55 $μ$eV with Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitskii Sensitivity
我们报告了一个轴子暗物质搜索在Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitskii灵敏度与CAPP-12 TB晕圈镜，假设轴子贡献100\%的本地暗物质密度。在90%的置信水平下，在4.51和4.59 $μ$ eV之间的轴子质量范围内，搜索排除了轴子-光子耦合$g_{aγγ}$，直到约$6.2\times10^{-16}$ GeV $^{-1}$。所获得的实验灵敏度还可以排除占局部暗物质密度仅13%的Kim-Shifman-Vainshtein-Zakharov轴子暗物质。CAPP-12 TB型晕圈镜将继续在广泛的轴子质量范围内进行搜索。
2023-02-17 hep-ex
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
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
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
