New Exclusion Limit for Dark Photons from an SRF Cavity-Based Search (Dark SRF)
New Exclusion Limit for Dark Photons from an SRF Cavity-Based Search (Dark SRF)
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基于 SRF 腔的搜索（暗 SRF）中暗光子的新排除限制
DOI：
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
A. Hook
中科院分区：
文献类型：
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作者：
A. Romanenko;R. Harnik;A. Grassellino;R. Pilipenko;Y. Pischalnikov;Z. Liu;O. Melnychuk;B. Giaccone;O. Pronitchev;T. Khabiboulline;D. Frolov;S. Posen;A. Berlin;A. Hook
我们使用两个最先进的高质量因子超导射频（SRF）腔进行了第一次“光穿墙”（LSW）搜索暗光子，并报告了其探路者运行的结果。我们的新实验装置使灵敏度优于以前的搜索，并覆盖新的暗光子参数空间。我们设计了精密的校准和测量协议，以利用Dark SRF的高Q设置。使用工作在$1.3 \ \text{GHz}$的空腔，我们建立了一个新的动力学混合的不排除极限，小到{$\epsilon= 1.6\乘以10^{-9}$}，并在$2.1\乘以10^{-7}\ \text{eV} - 5.7\times10^{-6} \ \text{eV}$质量范围内提供了世界上最好的暗光子约束。我们的研究结果首次证明了SRF空腔在LSW装置中的作用，并有充分的机会进一步改进。此外，我们的数据通过搜索纵向光子偏振设置了标准模型光子质量的竞争性实验室限制。
We conduct the first ``light-shining-through-wall"(LSW) search for dark photons using two state-of-the-art high quality-factor superconducting radio frequency (SRF) cavities and report the results of its pathfinder run. Our new experimental setup enables improvements in sensitivity over previous searches and covers new dark photon parameter space. We design delicate calibration and measurement protocols to utilize the high-$Q$ setup at Dark SRF. Using cavities operating at $1.3 \ \text{GHz}$, we establish a new exclusion limit for kinetic mixing as small as {$\epsilon= 1.6\times 10^{-9}$} and provide the world's best constraints on dark photons in the $2.1\times 10^{-7} \ \text{eV} - 5.7\times10^{-6} \ \text{eV}$ mass range. Our result is the first proof-of-concept for the enabling role of SRF cavities in LSW setups, with ample opportunities for further improvements. In addition, our data sets a competitive lab-based limit on the Standard Model photon mass by searching for longitudinal photon polarization.