Resumen - Un Prototipo de Cavity en Modo Híbrido para la Detección de Axiones Heterodinámicos

Un Prototipo de Cavity en Modo Híbrido para la Detección de Axiones Heterodinámicos

2025-07-09 18:00:01

{"Zenghai Li","Kevin Zhou","Marco Oriunno","Asher Berlin","Sergio Calatroni","Raffaele Tito D'Agnolo","Sebastian A. R. Ellis","Philip Schuster","Sami G. Tantawi","Natalia Toro"}

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Este documento discute el diseño, la fabricación y la caracterización de un prototipo de cavidad híbrida para detectar materia oscura de axiones utilizando el enfoque heterodino. Los axiones son partículas hipotéticas que podrían ser un componente de la materia oscura, y su detección podría proporcionar insights sobre la naturaleza de la materia oscura. La cavidad prototipo está diseñada para optimizar la detección de axiones utilizando el enfoque heterodino, que implica excitar una cavidad de microondas en un modo "cargado" y utilizar la corriente efectiva de los axiones para impulsar resonantemente un modo "señal". El diseño de la cavidad incluye ondas de corrugación en las paredes para soportar modos híbridos, que maximizan la potencia de la señal mientras suprimen el ruido. La cavidad también incluye un mecanismo de ajuste que permite escanear la frecuencia de un modo en un rango de 4 MHz, mientras que suprime el ruido de acoplamiento cruzado en al menos 80 dB. La cavidad prototipo no es superconductora, por lo que su sensibilidad a la materia oscura de axiones está limitada. Sin embargo, el diseño está optimizado para futuras cavidades superconductoras, que podrían tener el potencial de explorar órdenes de magnitud más allá de los límites astrofísicos. El documento revisa el enfoque heterodino para la detección de axiones, incluyendo la potencia de la señal y las fuentes de ruido. También discute el diseño de la cavidad prototipo, incluyendo el concepto de modo híbrido, el diseño optimizado y el acoplamiento y ajuste de frecuencia. El documento presenta resultados de mediciones de banco de pruebas de la cavidad terminada, que corroboran los resultados de las simulaciones y demuestran la efectividad del diseño en la supresión del ruido y el ajuste de la frecuencia del modo. En resumen, el documento presenta un paso significativo hacia delante en el desarrollo de la detección de materia oscura de axiones utilizando el enfoque heterodino. El diseño de la cavidad prototipo está optimizado para futuras cavidades superconductoras, que podrían detectar axiones más allá de los límites astrofísicos y proporcionar valiosos insights sobre la naturaleza de la materia oscura.