論文の概要: Optomechanical dark matter instrument for direct detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.09726v2
- Date: Tue, 24 Sep 2024 12:13:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 14:51:04.187326
- Title: Optomechanical dark matter instrument for direct detection
- Title（参考訳）: 直接検出のための光学式暗黒物質計
- Authors: Christopher G. Baker, Warwick P. Bowen, Peter Cox, Matthew J. Dolan, Maxim Goryachev, Glen Harris,
- Abstract要約: 我々は,超流動ヘリウムと相互作用する暗黒物質を光学的空洞で考える。
実効場理論を用いて、暗黒物質がフォノンから発散する速度を高密度で駆動する音響モードで計算する。
堆積されたフォノン(mu$eV)は、ポンプレーザーとの光学的相互作用によって光子に変換される。
この光子を効率よく検出することができ、keVスケールの暗黒物質を感度よくプローブする手段を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose the Optomechanical Dark-matter INstrument (ODIN), based on a new method for the direct detection of low-mass dark matter. We consider dark matter interacting with superfluid helium in an optomechanical cavity. Using an effective field theory, we calculate the rate at which dark matter scatters off phonons in a highly populated, driven acoustic mode of the cavity. This scattering process deposits a phonon into a second acoustic mode in its ground state. The deposited phonon ($\mu$eV range) is then converted to a photon (eV range) via an optomechanical interaction with a pump laser. This photon can be efficiently detected, providing a means to sensitively probe keV scale dark matter. We provide realistic estimates of the backgrounds and discuss the technical challenges associated with such an experiment. We calculate projected limits on dark matter-nucleon interactions for dark matter masses ranging from 0.5 to 300 keV and estimate that a future device could probe cross-sections as low as $\mathcal{O}(10^{-32})$ cm$^2$.
- Abstract（参考訳）: 低質量暗黒物質を直接検出するための新しい手法を応用したオプトメカニカルダークマターインストゥルメント(ODIN)を提案する。
我々は,超流動ヘリウムと相互作用する暗黒物質を光学的空洞で考える。
有効場理論を用いて,暗黒物質がフォノンから散乱する速度を,高密度で駆動されるキャビティの音響モードで計算する。
この散乱過程は、フォノンを基底状態の第2音響モードに堆積させる。
堆積されたフォノン (\mu$eV range) は、ポンプレーザーとの光学的相互作用により光子(eV range)に変換される。
この光子を効率よく検出することができ、keVスケールの暗黒物質を感度よくプローブする手段を提供する。
我々は,背景の現実的な推定を行い,そのような実験に関連する技術的課題について議論する。
我々は、0.5から300keVまでの暗黒物質質量に対する暗黒物質-核子相互作用の予測限界を計算し、将来の装置が$\mathcal{O}(10^{-32})$ cm$^2$の低い断面を探査できると推定した。
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