宽质量扫描范围设置与相位分辨协议用于轴子暗物质探测
Wide-Mass-Scanning-Range Setup and Phase-Resolved Protocol for Axion Dark Matter Detection
- Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）
- Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux, ESPCI Paris, PSL University, CNRS, Sorbonne Université（ESPCI巴黎学院物理与材料研究实验室）
- Institute of Astrophysics, FORTH（希腊基础与研究基金会天体物理研究所）
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AI总结：
提出一种不依赖功率测量的量子增强轴子暗物质搜索协议，通过非线性腔体干涉测量直接探测轴子振幅和相位，并引入回旋磁模式作为宽质量范围换能器，预期品质因数和质量窗口分别提升至少4个和2个数量级。
AI中文摘要：
我们提出了一种量子增强的轴子暗物质搜索范式，该范式不依赖于功率测量。我们提议在量子极限下，利用非线性腔体，通过干涉测量协议直接测量轴子的振幅和相位。此外，我们引入回旋磁模式作为与标准卤化物（haloscope）设计兼容的宽质量范围轴子信号换能器。我们预期该方案在品质因数方面至少提升4个数量级，在质量窗口方面至少提升2个数量级，相较于标准卤化物（haloscope）。由于其普适性，我们提出的协议有潜力加速轴子搜索，同时也能加速暗光子或其他宇宙学天体（如银河系微波激射器）的搜索。
英文摘要：
We propose a paradigm for quantum enhanced axion dark matter search, which does not rely on power measurements. We propose to measure directly the axion amplitude and phase in an interferometric protocol at the quantum limit, using a non-linear cavity. In addition, we introduce gyromagnetic modes as wide mass range transducers for axion signals compatible with standard haloscope designs. We expect this scheme to offer an improvement of at least 4 orders of magnitude in figure of merit and at least 2 orders of magnitude in mass window with respect to standard haloscopes. Owing to its generality, our proposed protocol has the potential to speed up axion search but also the search for dark photons or other cosmological objects, such as galactic masers.
