探测meV级QCD轴子的SQWARE量子半导体光波腔
该研究团队提出“半导体量子阱轴子辐射计实验”(SQWARE)——一种用于直接探测毫电子伏特质量范围内轴子暗物质的新型实验平台。该平台基于工程化量子半导体异质结构中通过逆普里马科夫效应实现的共振增强型轴子-光子转换。辐射计核心采用砷化镓/铝砷化镓多量子阱结构构成的磁等离子体腔,腔内含有超高迁移率二维电子气,可在太赫兹频率范围内实现可调谐的近零介电常数共振。通过控制强外磁场中的腔体取向,研究人员能原位优化共振频率与轴子感应电流,无需复杂机械调节即可实现宽质量范围高效扫描。磁等离子体腔辐射发射的轴子感应电磁信号由尖端光电探测器检测。该工作阐明了共振增强的理论基础,通过大量模拟详细说明了实验设计与基准测试,并针对多种实际配置预测了SQWARE的探测灵敏度。研究结果表明,SQWARE能够探索量子色动力学轴子参数空间的关键区域,填补毫电子伏特质量尺度直接探测的重要空白。
