Probing dark photons with plasma haloscopes
Probing dark photons with plasma haloscopes
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用等离子体光环仪探测暗光子
DOI：
10.1103/physrevd.102.043003
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发表时间：
2020
影响因子：
5
通讯作者：
E. Vitagliano
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Gelmini;A. Millar;V. Takhistov;E. Vitagliano
在早期宇宙中产生的暗光子（DPs）是动机良好的暗物质（DM）候选者。我们表明，最近提出的可调等离子体haloscope DP搜索是特别有利的。虽然介质内效应在传统搜索中抑制DP信号，但等离子体晕镜利用超材料，该超材料通过将DP的质量与可调谐等离子体频率匹配来实现DP的共振吸收，从而实现有效的等离子体激元产生。利用热场理论，我们确定了介质中DP的吸收率在检测器内。该方案允许竞争性地探索DP DM参数空间的显着部分在DP质量范围为6 -400$ $\mu$eV。如果观察到信号，则观察信号的每日或每年调制对于清楚地识别由于DP DM引起的信号至关重要，并且可以阐明生产机制。
Dark photons (DPs) produced in the early Universe are well-motivated dark matter (DM) candidates. We show that the recently proposed tunable plasma haloscopes are particularly advantageous for DP searches. While in-medium effects suppress the DP signal in conventional searches, plasma haloscopes make use of metamaterials that enable resonant absorption of the DP by matching its mass to a tunable plasma frequency and thus enable efficient plasmon production. Using thermal field theory, we confirm the in-medium DP absorption rate within the detector. This scheme allows to competitively explore a significant part of the DP DM parameter space in the DP mass range of $6-400$ $\mu$eV. If a signal is observed, the observation of a daily or annual modulation of the signal would be crucial to clearly identify the signal as due to DP DM and could shed light on the production mechanism.
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