面包实验的初步结果展示了一种搜寻暗物质的新方法

BREAD试验首次结果展示了对暗物质的新探索方法

由芝加哥大学和费米国家加速器实验室领导的合作团队进行的Broadband Reflector Experiment for Axion Detection（BREAD）实验已经发布了在Physical Review Letters上发表的研究文章，首次结果显示了一个新的探索暗物质的方法。尽管他们没有找到暗物质，但他们缩小了可能存在的范围，并展示了一种独特的方法，可以加快对这种神秘物质的搜索，而成本和空间却相对较少。

该实验的共同领导，芝加哥大学副教授大卫·米勒说：“我们对迄今为止我们所能做的感到非常兴奋。这种设计有许多实际优势，而且我们已经展示了迄今为止在11-12吉赫兹频率上的最佳灵敏度。”

该实验的领头作者斯蒂芬·克尼克说：“这一结果是我们概念的里程碑，首次展示了我们方法的威力。能够进行这种创造性的桌面规模科学是很棒的，一个小团队可以从建立实验到数据分析，但仍然对现代粒子物理学产生重大影响。”

BREAD探测器寻找的是一种称为“轴子”或“暗光子”的暗物质形式——具有极小质量的粒子，在适当的环境下可以转化为可见光子。BREAD由一个金属管组成，其中包含一个曲面，用于捕捉并将潜在的光子引导到末端的传感器。整个装置足够小，可以用手臂环绕，这在这类实验中是不寻常的。在全尺寸版本中，BREAD将安置在一个磁铁内，以产生强磁场，从而提高将暗物质粒子转化为光子的几率。

此外，团队还在UChicago运行了该实验的原型设备约一个月，并分析了数据。结果非常有希望，显示出所选择频率的非常高灵敏度。

自Physical Review Letters上发表结果后，BREAD已被移至Argonne National Laboratory的重构MRI磁体内，正在获取更多数据。最终，它将安置在费米国家加速器实验室，使用更强的磁铁。

费米国家加速器实验室的安德鲁·索嫩舍恩表示:“这只是我们计划中一系列令人兴奋的实验的第一步。我们有许多改进我们轴子搜索灵敏度的想法。”

该项目是费米国家加速器实验室的探测器研发项目的一部分，并在UChicago操作，本次研究的数据也是在那收集的。芝加哥大学的博士研究生加布·霍希诺与本科生亚历克斯·拉普恩特和米拉·利特曼联合负责了探测器的操作。

其他机构，包括SLAC国家加速器实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、伊利诺伊理工学院、麻省理工学院、喷气推进实验室、华盛顿大学、加州理工学院以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，都在与芝加哥大学和费米实验室合作，为未来版本的实验进行研发。

资助方：美国能源部科学办公室、芝加哥大学联合任务部队倡议、剑桥大学初级研究奖学金、Kavli 粒子天体物理学研究所 Porat 奖学金。