高能物理 - 现象学
[提交于 2024年8月7日
(v1)
,最后修订 2024年11月4日 (此版本, v2)]
标题: 宇宙中微子背景、轴子、暗物质和反应堆中微子的超辐射相互作用
标题: Superradiant Interactions of the Cosmic Neutrino Background, Axions, Dark Matter, and Reactor Neutrinos
摘要: 本文我们做了三件事。 首先,我们概述了非弹性过程中导致$N$目标系统内部状态改变的相互作用速率按$N^2$比例缩放的条件。这是一种与相干弹性散射不同的效应,但具有相同的尺度。 其次,我们计算了各种弱相互作用粒子的此类过程的速率。 最后,我们指出了这些过程除了能量交换之外的潜在量子可观测量。 当目标处于基态和激发态的叠加态时,非弹性过程中可以实现最大相干性。 这些相干的非弹性过程类似于Dicke超辐射,因此我们将它们称为超辐射相互作用。 我们计算了宇宙中微子背景(C$\nu$B)、暗物质散射和吸收以及晚期宇宙中的粒子(如核磁共振反应堆产生的中微子)的超辐射相互作用速率,此时的两能级系统由磁场中的核自旋或电子自旋构成。 这些速率在宏观上但尺寸较小的目标上可能较大。 例如,C$\nu$B以$\mathcal{O}(\text{Hz})$的速率散射在一个10 cm液体或固态密度自旋极化的球体上,比非相干贡献增强了$\mathcal{O}(10^{21})$倍。 对于QCD轴子暗物质,可以用小得多的样本实现相似的速率,即$N \sim \mathcal{O}(10^{15})\left(\frac{m}{2\times 10^{-8}~\text{eV}}\right)^{-1/2}$,其中$m$是轴子质量。 使用林德布拉德形式主义,我们表明这些超辐射相互作用可以表现为系统上的噪声源。 这指向了新的可观测量,对激发和去激发速率之和敏感,可以看作是在系统中引入扩散和退相干。 本文所述的效果可能指向一类新的超低阈值探测器。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.