Broadband Solenoidal Haloscope for Terahertz Axion Detection

被引：96

作者：

Liu, Jesse ^{[1
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Dona, Kristin ^{[2
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Hoshino, Gabe ^{[2
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Knirck, Stefan ^{[3
]}

Kurinsky, Noah ^{[3
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Malaker, Matthew ^{[3
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Miller, David W. ^{[2
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Sonnenschein, Andrew ^{[3
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Awida, Mohamed H. ^{[3
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Barry, Peter S. ^{[5
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Berggren, Karl K. ^{[8
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Bowring, Daniel ^{[3
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Carosi, Gianpaolo ^{[9
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Chang, Clarence ^{[5
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Chou, Aaron ^{[3
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Khatiwada, Rakshya ^{[3
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Lewis, Samantha ^{[3
]}

Li, Juliang ^{[7
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Nam, Sae Woo ^{[11
]}

Noroozian, Omid ^{[12
]}

Zhou, Tony X. ^{[8
]}

机构：

[1] Univ Cambridge, Cavendish Lab, Cambridge CB3 0HE, England

[2] Univ Chicago, Dept Phys, Chicago, IL 60637 USA

[3] Fermilab Natl Accelerator Lab, POB 500, Batavia, IL 60510 USA

[4] SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA

[5] Univ Chicago, Kavli Inst Cosmol Phys, Chicago, IL 60637 USA

[6] Univ Chicago, Enrico Fermi Inst, 5640 S Ellis Ave, Chicago, IL 60637 USA

[7] Argonne Natl Lab, Lemont, IL 60439 USA

[8] MIT, 77 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139 USA

[9] Lawrence Livermore Natl Lab, Livermore, CA 94551 USA

[10] IIT, Dept Phys, Chicago, IL 60616 USA

[11] NIST, Boulder, CO 80305 USA

[12] NASA, Goddard Space Flight Ctr, Greenbelt, MD 20771 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW LETTERS | 2022年 / 128卷 / 13期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

DARK-MATTER; COSMIC AXIONS; SEARCH; INVARIANCE;

D O I：

10.1103/PhysRevLett.128.131801

中图分类号：

O4 [物理学];

学科分类号：

0702 ;

摘要：

We introduce the Broadband Reflector Experiment for Axion Detection (BREAD) conceptual design and science program. This haloscope plans to search for bosonic dark matter across the [10(-3), 1] eV ([0.24, 240] THz) mass range. BREAD proposes a cylindrical metal barrel to convert dark matter into photons, which a novel parabolic reflector design focuses onto a photosensor. This unique geometry enables enclosure in standard cryostats and high-field solenoids, overcoming limitations of current dish antennas. A pilot 0.7 m(2) barrel experiment planned at Fermilab is projected to surpass existing dark photon coupling constraints by over a decade with one-day runtime. Axion sensitivity requires < 10(-20) W/root Hz sensor noise equivalent power with a 10 T solenoid and 10 m(2) barrel. We project BREAD sensitivity for various sensor technologies and discuss future prospects.

引用

页数：10

共 151 条

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