【直播】【山西大学理论物理所】李田军研究员：轴子暗物质的共振腔探测研究

直播二维码此次报告由山西大学理论物理研究所主办，于2021年1月17日09:30开始，授权蔻享学术进行网络直播。

主题：轴子暗物质的共振腔探测研究

报告人：李田军 研究员（中国科学院理论物理研究所）

时间：2021年1月17日 09:30

主办方：山西大学理论物理研究所

报告摘要

标准模型已经被实验证实，故寻找超出标准模型的新物理是粒子物理最重要的前沿课题。强CP问题的最佳解决方案是Peccei-Quinn (PQ) 机制，并预言了轴子。轴子是冷暗物质的候选者，如果质量约为50μeV，其剩余丰度与目前的观测值相符合。特别是轴子及其推广类轴子与主要超出标准模型的新物理如超对称，大统一理论、超弦理论和暴涨等都存在紧密地联系。因此，轴子是非常有希望的超出标准模型的新物理。轴子探测方案很多，但是目前只有共振腔探测实验才能真正检验公认的QCD轴子暗物质模型。目前轴子暗物质的共振腔探测实验都是质量从小到大的方式扫描寻找轴子，并且已有技术能探测到的轴子质量上限是40μeV，相应频率是10GHz。我们采用弯道超车策略，直接扫描轴子的质量范围约为32-40μeV，其相应频率是8-10GHz。特别是我们的轴子质量扫描范围比将来同时期的其它国际实验的更大更接近暗物质轴子的理论预言值，故我们的实验更有希望首先发现轴子，取得开拓性成果。我们拟研制具有两杆，多杆以及粗杆加环块的8-10GHz的共振腔，具有特定频率响应范围和放大倍数的低噪声JPA，以及微波单光子探测器等。我们的实验是在低温共振腔内加14T的磁场，将轴子转化为相应频率的光子，并观测光子信号。改变共振腔中杆和环块的位置将改变频率，我们将扫描的轴子质量范围约为32-40μeV。同时我们将研究微波单光子探测器，为将来探测更重的轴子奠定扎实的基础。另外，我们也在研究量子光学技术在轴子探测中的应用，并与美国合作者探索全新的光子消失实验来寻找轴子。

报告人简介

李田军，研究员，1991年7月于武汉大学物理系获学士学位；1994年7月，于中国科学院理论物理研究所获硕士学位；2000年8月，于威斯康星大学麦迪逊分校物理系获博士学位；2000年9月至2002年8月，在宾西法尼亚大学物理天文系做博士后；2002年9月至2005年8月，在普林斯顿高等研究院做研究人员；2005年10月至今任中国科学院理论物理研究所研究员；2005年12月入选中国科学院“引进杰出人才计划”。迄今已发表文章250余篇，引用次数7000余次。曾获得J. Van Vleck Fellowship（威斯康星大学麦迪逊分校），普林斯顿高等研究院Fellowship；2018年起享受国务院政府特殊津贴等。研究兴趣：粒子物理；超对称；大统一理论；超弦唯象；宇宙学；轴子实验等。

编辑：冯春丽

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