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Zeitschriftenartikel

Tunable axion plasma haloscopes

MPG-Autoren

Lawson,  Matthew
Max Planck Institute for Physics, Max Planck Society and Cooperation Partners;

Millar,  Alexander J.
Max Planck Institute for Physics, Max Planck Society and Cooperation Partners;

Pancaldi,  Matteo
Max Planck Institute for Physics, Max Planck Society and Cooperation Partners;

Vitagliano,  Edoardo
Max Planck Institute for Physics, Max Planck Society and Cooperation Partners;

Wilczek,  Frank
Max Planck Institute for Physics, Max Planck Society and Cooperation Partners;

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Zitation

Lawson, M., Millar, A. J., Pancaldi, M., Vitagliano, E., & Wilczek, F. (2019). Tunable axion plasma haloscopes. Physical Review Letters, 123, 141802. Retrieved from https://publications.mppmu.mpg.de/?action=search&mpi=MPP-2019-83.


Zitierlink: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0005-D6E3-9
Zusammenfassung
We propose a new strategy to search for dark matter axions using tunable cryogenic plasmas. Unlike current experiments, which repair the mismatch between axion and photon masses by breaking translational invariance (cavity and dielectric haloscopes), a plasma haloscope enables resonant conversion by matching the axion mass to a plasma frequency. A key advantage is that the plasma frequency is unrelated to the physical size of the device, allowing large conversion volumes. We identify wire metamaterials as a promising candidate plasma, wherein the plasma frequency can be tuned by varying the interwire spacing. For realistic experimental sizes we estimate competitive sensitivity for axion masses $35-400\,\mu$eV, at least.