論文の概要: NASDUCK: New Constraints on Axion-like Dark Matter from Floquet Quantum Detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.04603v3
• Date: Mon, 7 Feb 2022 17:16:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 23:01:37.465063
• Title: NASDUCK: New Constraints on Axion-like Dark Matter from Floquet Quantum Detector
• Title（参考訳）: NASDUCK:フロケット量子検出器による軸状ダークマターの新しい制約
• Authors: Itay M. Bloch, Gil Ronen, Roy Shaham, Ori Katz, Tomer Volansky, Or Katz (for the NASDUCK Collaboration)
• Abstract要約: 我々は、地球に基づく精密量子検出器を用いて、原子スピンとAxion-like Particles(ALPs)の相互作用を探索する。 ALP-陽子相互作用とALP-中性子相互作用の新たな制約を4～15-4時間10～12m eV/c2$質量範囲で導出した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.089078998562185
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We report on the first results of the Noble and Alkali Spin Detectors for Ultralight Coherent darK matter (NASDUCK) collaboration. We search for the interactions of Axion-Like Particles (ALPs) with atomic spins using an earth-based precision quantum detector as it traverses through the galactic dark matter halo. The detector is composed of spin-polarized xenon gas which can coherently interact with a background ALP dark matter field and an in-situ rubidium Floquet optical-magnetometer. Conducting a five months-long search, we derive new constraints on ALP-proton and ALP-neutron interactions in the $4\times 10^{-15}-4\times 10^{-12}{~\rm eV/c^2}$ mass range. Our limits on the ALP-proton (ALP-neutron) couplings improve upon previous terrestrial bounds by up to 3 orders of magnitude for masses above $4\times 10^{-14}{~\rm eV/c^2}$ ($4\times 10^{-13}{~\rm eV/c^2}$). Moreover, barring the uncertain supernova constraints, the ALP-proton bound improves on all existing terrestrial and astrophysical limits, partially closing the unexplored region for couplings in the range $10^{-6}~{\rm GeV^{-1}}$ to $2\times 10^{-5}~{\rm GeV^{-1}}$. Finally, we also cast bounds on pseudo-scalar dark matter models in which dark matter is quadratically-coupled to the nucleons.
• Abstract（参考訳）: 我々は,Nouble and Alkali Spin Detectors for Ultralight Coherent darK matter (NASDUCK) の最初の結果について報告する。 我々は、銀河の暗黒物質ハロを横切る地球に基づく精密量子検出器を用いて、原子スピンとアクシオン様粒子(ALP)の相互作用を探索する。 この検出器は、背景alp暗黒物質フィールドとその場のルビジウムフロッケ光学磁気計とをコヒーレントに相互作用できるスピン偏極キセノンガスからなる。 5ヶ月の探索を行ない,4-times 10^{-15}-4\times 10^{-12}{~\rm eV/c^2}$ mass rangeにおけるALP-protonおよびALP-neutron相互作用に対する新たな制約を導出した。 alp-プロトン(alp-ニュートロン)カップリングの限界は、それまでの地上領域において、質量が4\times 10^{-14}{~\rm ev/c^2}$(4\times 10^{-13}{~\rm ev/c^2}$)を超える場合の最大3桁の改善である。 さらに、不確定な超新星の制約を除いて、alp-プロトン境界は既存の地球と天体の全ての限界を改良し、10^{-6}~{\rm gev^{-1}}$から2\times 10^{-5}~{\rm gev^{-1}}$の範囲でのカップリングの未探索領域を部分的に閉じる。 最後に、ダークマターを核子に四重結合した擬似スカラーダークマターモデルにも境界を配置した。

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