論文の概要: Dark Matter Searches on a Photonic Chip
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.17260v1
- Date: Tue, 30 Jan 2024 18:52:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-31 13:43:04.246462
- Title: Dark Matter Searches on a Photonic Chip
- Title(参考訳): ダークマターはフォトニックチップで検索する
- Authors: Nikita Blinov, Christina Gao, Roni Harnik, Ryan Janish, Neil Sinclair
- Abstract要約: 統合フォトニクスを用いて0.1eVの質量を持つDM候補を探索する新しい提案について述べる。
本研究では, グラウトや周期配置マイクロリングなどの屈折率変調共振器が, DMと効率的に結合するEMモードをサポートすることを示す。
次に、この実験概念の感度を、DMのアクシオン様粒子とダークフォトンモデルという文脈で推定する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Dark matter (DM) with masses of order an electronvolt or below can have a
non-zero coupling to electromagnetism. In these models, the ambient DM behaves
as a new classical source in Maxwell's equations, which can excite potentially
detectable electromagnetic (EM) fields in the laboratory. We describe a new
proposal for using integrated photonics to search for such DM candidates with
masses in the 0.1 eV - few eV range. This approach offers a wide range of
wavelength-scale devices like resonators and waveguides that can enable a novel
and exciting experimental program. In particular, we show how refractive
index-modulated resonators, such as grooved or periodically-poled microrings,
or patterned slabs, support EM modes with efficient coupling to DM. When
excited by the DM, these modes can be read out by coupling the resonators to a
waveguide that terminates on a micron-scale-sized single photon detector, such
as a single pixel of an ultra-quiet charge-coupled device or a superconducting
nanowire. We then estimate the sensitivity of this experimental concept in the
context of axion-like particle and dark photon models of DM, showing that the
scaling and confinement advantages of nanophotonics may enable exploration of
new DM parameter space.
- Abstract(参考訳): 電子ボルト以下の秩序の質量を持つダークマター(DM)は、電磁磁気と非ゼロ結合を持つ。
これらのモデルでは、周囲dmはマクスウェル方程式の新しい古典的源として振る舞うことができ、実験室で検出可能な電磁場(em)を励起することができる。
統合フォトニクスを用いて0.1eVの質量を持つDM候補を探索する新しい提案について述べる。
このアプローチは、新しいエキサイティングな実験プログラムを可能にする共振器や導波路のような幅広い波長スケールのデバイスを提供する。
特に, グラウトや周期配置マイクロリング, パターンスラブなどの屈折率変調共振器が, DMと効率的に結合するEMモードをどのようにサポートするかを示す。
DMに興奮すると、これらのモードは共振器をマイクロスケールの単一光子検出器(ウルトラキーの電荷結合装置の1ピクセルや超伝導ナノワイヤなど)で終端する導波路に結合することで読み出すことができる。
次に、この実験概念の感度を、DMのアクシオン様粒子およびダークフォトンモデルという文脈で推定し、ナノフォトニクスのスケーリングと閉じ込めの利点が新しいDMパラメータ空間の探索を可能にすることを示した。
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