論文の概要: Measuring the Quantum State of Dark Matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.13602v1
- Date: Thu, 24 Nov 2022 13:41:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 22:50:35.704448
- Title: Measuring the Quantum State of Dark Matter
- Title（参考訳）: ダークマターの量子状態を測定する
- Authors: David J. E. Marsh
- Abstract要約: ボソニックダークマター(DM)の探索から得られた時系列を用いて、コヒーレントな量子状態か非コヒーレントな量子状態であるかを判断する。
この発見は、DM質量10-17text eVlesssim mlesssim 10-11text eV$の観測に関係しており、CASPEr、DMRadio、AIONなどの実験で調べることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: I demonstrate a simple example of how the time series obtained from searches
for ultralight bosonic dark matter (DM), such as the axion, can be used to
determine whether it is in a coherent or incoherent quantum state. The example
is essentially trivial, but I hope that explicitly addressing it provokes
experimental exploration. In the standard coherent state, $\mathcal{O}(1)$
oscillations in the number density occur over the coherence time, $\tau_c=h/m
v^2$, where $m$ is the particle mass and $v$ is the galactic virial velocity,
leading to a reduction in the constraining power of experiments operating on
timescales $T<\tau_c$, due to the unknown global phase. On the other hand if
the DM is incoherent then no such strong number oscillations occur, since the
ensemble average over particles in different streams gives an effective phase
average. If an experiment detects a signal then the coherent or incoherent
nature of DM can be determined by time series analysis over the coherence time.
This finding is observationally relevant for DM masses, $10^{-17}\text{
eV}\lesssim m\lesssim 10^{-11}\text{ eV}$ (corresponding to coherence times
between a year and 100 seconds), and can be explored by experiments including
CASPEr, DMRadio, and AION. Coherence may also be measurable at higher masses in
the microwave regime, but I have not explored it.
- Abstract（参考訳）: 私は、アクシオンのような超光ボソニック暗黒物質(dm)の探索から得られた時系列が、それがコヒーレントまたは非コヒーレント量子状態であるかどうかを判断するためにどのように用いられるかの簡単な例を示す。
この例は基本的には自明なものですが、明示的な対処が実験的な調査を引き起こすことを願っています。
標準コヒーレント状態では、数密度の振動はコヒーレンス時間、$m$は粒子質量、$v$は銀河のウイルス速度である$\mathcal{o}(1)$ はコヒーレンス時間、$\tau_c=h/m v^2$ で起こる。
一方、DMが不整合であれば、異なるストリームの粒子上でのアンサンブル平均は有効位相平均を与えるので、そのような強い振動は発生しない。
実験が信号を検出すると、コヒーレンス時間に関する時系列解析によってDMのコヒーレントまたは非コヒーレントの性質を決定することができる。
この発見は10^{-17}\text{ eV}\lesssim m\lesssim 10^{-11}\text{ eV}$(1年から100秒間のコヒーレンス時間に対応する)というDM質量に観察的に関係しており、CASPEr、DMRadio、AIONなどの実験で調べることができる。
コヒーレンスもマイクロ波系では高い質量で測定できるかもしれませんが、まだ探索していません。
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