超轻轴子暗物质搜索对光学量子传感器的敏感性
摘要：一种基于激光和碱金属原子的光量子传感器（OQS）是一种灵敏的环境温度磁强计，可在kHz和MHz频率下与电感电容（LC）电路一起用于轴子暗物质搜索。我们先前研究了由我们实验室构建的fT噪声OQS构成的LC电路-OQS轴子探测器对超轻轴子暗物质的灵敏度。在本文中，我们研究了OQS可能接近10 aT/$sqrt{ ext{Hz}}$基本量子噪声水平时的灵敏度。为了利用量子限制的OQS，LC电路必须由超导材料制成，并冷却到几K的低温。在考虑先进轴子探测器的固有噪声并表征可能的背景噪声后，我们估计这样的实验可以探测到未探索质量范围接近10 neV的基准QCD轴子模型。达到这样的高灵敏度是一项艰巨的任务，因此我们进行了一些初步实验，使用大孔径磁体和原型轴子探测器，包括一个室温的LC电路和商用OQS单元。本文详细描述了原型实验及其对轴子的预期灵敏度。
作者：Young Jin Kim, Leanne Duffy, Igor Savukov, Ping-Han Chu
论文ID：2304.03418
分类：Instrumentation and Detectors
分类简称：physics.ins-det
提交时间：2023-04-10