論文の概要: HeLIOS: The Superfluid Helium Ultralight Dark Matter Detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07995v1
• Date: Thu, 14 Sep 2023 19:08:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-18 16:55:02.094834
• Title: HeLIOS: The Superfluid Helium Ultralight Dark Matter Detector
• Title（参考訳）: HeLIOS:超流動ヘリウム超軽量ダークマター検出器
• Authors: M. Hirschel, V. Vadakkumbatt, N.P. Baker, F.M. Schweizer, J.C. Sankey, S. Singh, and J.P. Davis
• Abstract要約: ヘリウム超リチウムダークマター オプトメカニカルセンサーは、超流動ヘリウム4の高価格の音響モードを使用して、この信号を共鳴増幅する。 超伝導再入射マイクロ波空洞は、ミリケルビン温度での熱運動によって最終的に制限される感度の光学的読み出しを可能にする。
• 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: The absence of a breakthrough in directly observing dark matter (DM) through prominent large-scale detectors motivates the development of novel tabletop experiments probing more exotic regions of the parameter space. If DM contains ultralight bosonic particles, they would behave as a classical wave and could manifest through an oscillating force on baryonic matter that is coherent over $\sim 10^6$ periods. Our Helium ultraLIght dark matter Optomechanical Sensor (HeLIOS) uses the high-$Q$ acoustic modes of superfluid helium-4 to resonantly amplify this signal. A superconducting re-entrant microwave cavity enables sensitive optomechanical readout ultimately limited by thermal motion at millikelvin temperatures. Pressurizing the helium allows for the unique possibility of tuning the mechanical frequency to effectively broaden the DM detection bandwidth. We demonstrate the working principle of our prototype HeLIOS detector and show that future generations of HeLIOS could explore unconstrained parameter space for both scalar and vector ultralight DM after just an hour of integration time.
• Abstract（参考訳）: 目立った大規模検出器による直接観測ダークマター(dm)のブレークスルーの欠如は、パラメータ空間のよりエキゾチックな領域を探索する新しいテーブルトップ実験の開発を動機付ける。 dm が超軽いボソニック粒子を含む場合、それらは古典波として振る舞うことができ、$\sim 10^6$ の周期でコヒーレントなバロン物質の振動力によって現れる。 ヘリウム超軽量ダークマター光機械センサー(helios)は、超流動ヘリウム4の高q$音響モードを使って、この信号を共鳴増幅します。 超伝導再入射マイクロ波空洞は、ミリケルビン温度での熱運動によって最終的に制限される感度の光学的読み出しを可能にする。 ヘリウムを加圧することで、機械周波数をチューニングしてdm検出帯域を効果的に拡大することができる。 我々は,プロトタイプHeLIOS検出器の動作原理を実証し,HeLIOSの将来世代が,わずか1時間でスカラーおよびベクトル超軽量DMの制約のないパラメータ空間を探索できることを示した。

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