研究为隐藏光子暗物质的动力学混合设置了新的约束

发表于 2025-04-28 14:42:14 来源：龙腾虎啸网

实验设置的关键部分，右下角是为隐直径12.7厘米的镀金碟形天线，上面是藏光浅灰色的喇叭天线，背景右上角是暗物量子受限的参量放大器(135度角的深棕色矩形)。鸣谢:Ramanathan等人。质的置新
（神秘的动力的约地球uux.cn）据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：由于暗物质是由不吸收、不发射也不反射光的学混粒子组成的，所以不能用观察常规物质的合设方法直接观察到它。近年来，研究世界各地的为隐天体物理学家一直在设计方法来帮助探测这种难以捉摸的物质。
加州理工学院的藏光研究人员最近对隐藏或暗光子暗物质设置了新的直接探测约束，这是暗物一种被假设与普通光子(光)存在弱相互作用的暗物质候选者。他们发表在《物理评论快报》上的质的置新论文介绍了一种寻找隐藏光子的新方法。
“隐藏光子暗物质实验的动力的约灵敏度取决于暗物质信号与你能探测到的最小信号相比的强度，”进行这项研究的学混研究人员之一Nikita Klimovich告诉Phys.org。“对于隐藏光子搜索，暗物质信号的幅度与所用金属盘的面积成比例，而最小可检测信号水平在很大程度上取决于用于读取天线的放大器的噪声水平。”
Klimovich和他的同事最近的工作建立在过去对隐藏暗物质的研究基础上，例如SHUKET实验。SHUKET实验是一项雄心勃勃的研究工作，旨在使用电磁望远镜探测超轻暗物质。
“激发这项工作的先前研究，如SHUKET实验，通常旨在通过使用一个非常大的碟形天线来最大化信号强度，同时使用他们可以获得的最好的商业低噪声放大器，”Klimovich解释说。
" Karthik Ramanathan意识到我们有可能采取相反的方法."
“使用我开发的量子限制放大器，并在毫开尔文温度下进行整个实验，与使用现成的低噪声(但不是量子限制噪声)技术的其他实验相比，我们可以显著降低我们可以检测到的最小信号水平，”
该团队提出的寻找隐藏光子的方法有一个关键的缺点。具体来说，低温恒温器内的可用空间很小，这将大大限制他们可以使用的培养皿的大小，导致原始信号比其他实验(包括SHUKET)检测到的信号低得多。
尽管如此，Klimovich，Ramanathan和他们的同事希望使用他们的方法收集的测量结果的灵敏度增加将弥补这一限制，使他们能够为探测暗光子设置新的限制。在他们的实验中，他们主要检查了球形金属盘发出的信号，并将其与所谓的参考负载进行比较。
“如果存在一个隐藏的光子，其质量对应于我们敏感的频率范围，那么与参考相比，我们应该会看到一个小的多余能量块来自碟形天线，”克利莫维奇说。“因为我们没有看到这样的信号，所以我们可以根据我们能够检测到的最小信号水平，为这样一个隐藏的光子粒子与电磁场的耦合设置一个新的上限。”
研究为隐藏光子暗物质的动力学混合设置了新的约束

实验设置的关键部分，右下角是直径12.7厘米的镀金碟形天线，上面是浅灰色的喇叭天线，右上角是背景中的量子受限参数放大器(135度角的深棕色矩形)。鸣谢:Ramanathan等人。
使用他们提出的方法，研究人员能够对隐藏光子的直接检测引入新的严格限制。虽然他们到目前为止没有探测到这个暗物质候选者，但他们希望他们的方法将被用于进行进一步的搜索，最终有助于它的探测。
“除了对探测设置的新限制，我们还展示了一种非常容易实现的方法，用于未来的隐藏光子实验，”克利莫维奇补充道。
“对于大多数能够使用量子限制放大器的研究小组来说，定性暗物质搜寻将是一个廉价且相对简单的实验。我们希望使用类似的方法来搜索更高频率的隐藏光子(目前对隐藏光子耦合的限制更弱)，并增强设置，以便能够检测其他类型的暗物质，如轴子。”

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