超輕暗光子和軸子是動機良好的假設暗物質候選者。當暗光子暗物質和軸子暗物質的質量等于太陽等離子體頻率時,它們都可以在日冕中共振轉換為電磁波。產生的電磁波在無線電頻率范圍內表現為單色信號,能量等于暗物質質量,可以通過射電望遠鏡進行太陽觀測。
北京大學Yan Luo、Jia Liu、Shuailiang Ge和清華大學Haipeng An以及格拉斯哥大學Xingyao Chen等展示了我們在高靈敏度低頻陣列(LOFAR)望遠鏡收集的觀測數據中對轉換后的單色信號的搜索。
本文要點:
(1)
作者確定了暗光子暗物質和光子之間的動力學混合耦合上限,在30-80 MHz的頻率范圍內,該上限可以達到低至10?13的值。這一限制比宇宙微波背景觀測的現有限制提高了大約一個數量級。
(2)
此外,作者推導出了同一頻率范圍內軸子-光子耦合的上限,這優于光穿透墻壁實驗的限制,同時沒有超過CERN軸子太陽望遠鏡(CAST)實驗或其他天體物理界限。
參考文獻:
An, H., Chen, X., Ge, S. et al. Searching for ultralight dark matter conversion in solar corona using Low Frequency Array data. Nat Commun 15, 915 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-45033-4
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45033-4