論文の概要: Dark matter search with a strongly-coupled hybrid spin system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.08039v1
- Date: Tue, 13 Jun 2023 18:00:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-16 23:09:51.864991
- Title: Dark matter search with a strongly-coupled hybrid spin system
- Title（参考訳）: 強結合型ハイブリッドスピンシステムによる暗黒物質探索
- Authors: Kai Wei, Zitong Xu, Yuxuan He, Xiaolin Ma, Xing Heng, Xiaofei Huang,
Wei Quan, Wei Ji, Jia Liu, Xiaoping Wang, Jiancheng Fang, Dmitry Budker
- Abstract要約: 我々は、[0.01, 1000]$ Hzの範囲でコンプトン周波数を持つ軸状ダークマターをブロードバンドで探索する。
軸-中性子カップリングでは、周波数範囲$[0.02, 4]$ Hzで、低値の|g_ann|le 3times 10-10$に達する。
アクシオン-プロトンカップリングでは、100Hz以下の周波数に対して最適な地球上の制約を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.781191099586698
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Observational evidence suggests the existence of dark matter (DM), which
comprises approximately $84.4\%$ of matter in the universe. Recent advances in
tabletop quantum sensor technology have enabled searches for nongravitational
interactions of DM. Our experiment named ChangE utilizes Coupled Hot Atom
eNsembles to search for liGht dark mattEr and new physics. We identify a
strongly-coupled hybrid spin-resonance (HSR) regime that enhances the bandwidth
of $^{21}$Ne nuclear spin by three orders of magnitude while maintaining high
sensitivity. In combination with a self-compensating mode (SC) for low
frequencies, we present a comprehensive broadband search for axion-like dark
matter with Compton frequencies in the range of $[0.01, 1000]$ Hz. We set new
constraints on the DM interactions with neutrons and protons, accounting for
the stochastic effect. For the axion-neutron coupling, our results reach a low
value of $|g_{ann}|\le 3\times 10^{-10}$ in the frequency range $[0.02 , 4]$ Hz
surpassing astrophysical limits and provide the strongest laboratory
constraints in the $[10, 100]$ Hz range. For the axion-proton coupling, we
offer the best terrestrial constraints for the frequency below 100 Hz.
- Abstract（参考訳）: 観測上の証拠は、宇宙に約84.4 %の物質を含む暗黒物質(DM)の存在を示唆している。
テーブルトップ量子センサ技術の最近の進歩により、DMの非重力相互作用の探索が可能になった。
ChangEという実験では、Coupled Hot Atom eNsemblesを使って liGht dark mattEr と新しい物理を探索しています。
我々は,高感度を維持しながら,$^{21}$Ne核スピンの帯域幅を3桁に拡大する強結合ハイブリッドスピン共鳴(HSR)機構を同定した。
低周波用自己補償モード(sc)と組み合わせて,[0.01, 1000]$ hzの範囲でコンプトン周波数を持つアクシオン様ダークマターの包括的広帯域探索を行う。
我々は, 中性子と陽子とのdm相互作用に新たな制約を課し, 確率効果を考慮した。
axion-neutron結合では、周波数範囲の[0.02 , 4]$ hz が天体物理学上の限界を超え、[10, 100]$ hz の範囲で最強の実験室の制約を与えるために、|g_{ann}|\le 3\times 10^{-10}$ という低い値が得られる。
axion-proton結合では、100hz未満の周波数に対する最高の地上制約を提供する。
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