科學(xué)技術(shù)大學(xué)自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室榮星教授與浙江大學(xué)焦曼研究員合作，在輕暗物質(zhì)搜尋上取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了*工作在毫米波頻段的電介質(zhì)堆棧探測器，并開展了對(duì)暗光子暗物質(zhì)的寬帶實(shí)驗(yàn)搜尋，對(duì)暗光子動(dòng)力學(xué)混合系數(shù)給出了新的約束。該研究成果以“New Constraints on/www.shhzy3.cn/Dark Photon Dark Matter with a Millimeter-Wave Dielectric Haloscope”為題，近日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。

  紅旗儀表有限公司暗物質(zhì)是現(xiàn)代物理學(xué)*的謎團(tuán)。近年來，上海轉(zhuǎn)速表廠新的輕玻色子，如暗光子和軸子，成為備受關(guān)注的暗物質(zhì)候選者。這類輕暗物質(zhì)理論預(yù)言的質(zhì)量范圍大都在μeV—meV量級(jí)，上海自動(dòng)化儀表有限公司且毫米波頻段的暗光子或軸子具有很強(qiáng)的理論動(dòng)機(jī)。目前，國際上已有一系列實(shí)驗(yàn)搜尋這些輕暗物質(zhì)，但大多局限在30GHz以下。原因在于傳統(tǒng)諧振腔實(shí)驗(yàn)中，腔的等效模體積(V∝f-3)會(huì)隨著頻率升高而迅速減小，導(dǎo)致暗物質(zhì)在腔內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生的信號(hào)功率迅速衰減，因此在毫米波頻段的暗物質(zhì)搜尋實(shí)驗(yàn)面臨巨大挑戰(zhàn)。

  新躍儀表廠針對(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并搭建了國際上*工作在毫米波頻段的電介質(zhì)堆棧探測器。該探測器由四層鋁酸鑭電介質(zhì)片和一面鏡子組成，由于是開放腔設(shè)計(jì)，其等效模體積比普通諧振腔大約兩個(gè)量級(jí)，且在未來可以通過增加電介質(zhì)板數(shù)目進(jìn)一步提升。電介質(zhì)片的厚度與間距經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，使得探測器能夠利用干涉顯著放大暗物質(zhì)激發(fā)產(chǎn)生的微波信號(hào)，并在W波段實(shí)現(xiàn)寬帶搜尋。

  基于這一探測器，團(tuán)隊(duì)在387.72—391.03μe、www.shzy4.comV區(qū)間開展了為期8天的暗光子實(shí)驗(yàn)搜尋。數(shù)據(jù)分析結(jié)果未發(fā)現(xiàn)暗光子存在的證據(jù)，在相應(yīng)區(qū)間對(duì)暗光子動(dòng)力學(xué)混合系數(shù)給出了迄今*嚴(yán)格的約束，上海上自儀轉(zhuǎn)速表廠相較此前結(jié)果提升了約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這項(xiàng)工作解決了高頻電介質(zhì)堆棧探測器的技術(shù)難題，打開了其在毫米波頻段的應(yīng)用窗口，為將來更高頻的輕暗物質(zhì)搜尋奠定了基礎(chǔ)。

  科學(xué)技術(shù)大學(xué)自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室博士生魏國慶為該論文*作者，榮星教授和焦曼研究員為該論文共同通訊作者。該研究獲得了*自然科學(xué)基金、科技部等項(xiàng)目的支持。