超轻暗光子和轴子是动机良好的假设暗物质候选者。当暗光子暗物质和轴子暗物质的质量等于太阳等离子体频率时,它们都可以在日冕中共振转换为电磁波。产生的电磁波在无线电频率范围内表现为单色信号,能量等于暗物质质量,可以通过射电望远镜进行太阳观测。
北京大学Yan Luo、Jia Liu、Shuailiang Ge和清华大学Haipeng An以及格拉斯哥大学Xingyao Chen等展示了我们在高灵敏度低频阵列(LOFAR)望远镜收集的观测数据中对转换后的单色信号的搜索。
本文要点:
(1)
作者确定了暗光子暗物质和光子之间的动力学混合耦合上限,在30-80 MHz的频率范围内,该上限可以达到低至10−13的值。这一限制比宇宙微波背景观测的现有限制提高了大约一个数量级。
(2)
此外,作者推导出了同一频率范围内轴子-光子耦合的上限,这优于光穿透墙壁实验的限制,同时没有超过CERN轴子太阳望远镜(CAST)实验或其他天体物理界限。
参考文献:
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