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Riguardo QUAX

L'esperimento QUAX

QUAX a-γ

La collaborazione QUAX-agamma sta sviluppando due aloscopi per la ricerca di materia oscura di tipo assionico, con una tecnica standard proposta da Pierre Sikivie che si basa sull’accoppiamento assione-fotone.

È previsto l’utilizzo di due apparati complementari, uno presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL), e l’altro ai Laboratori Nazionali di Frascati (LNF). I due aloscopi saranno sensibili in bande di frequenza centrate rispettivamente a circa 10 GHz e 9 GHz, e utilizzeranno due diverse cavità a microonde e diverse tipologie di ricevitori al limite quantistico. Le cavità vengono sottoposte ad un forte campo magnetico prodotto da un solenoide superconduttivo per convertire assioni in fotoni, che vengono rivelati con amplificatori parametrici TW (Travelling Wave). L’aloscopio presso i LNL si basa su una cavità di rame con cilindri di zaffiro, con un fattore di qualità di circa un milione misurato in campo di 8 Tesla , e il campo previsto durante l’esperimento è di 14 T. Nell’aloscopio di Frascati la geometria considerata è quella delle multi-cavità ibride (materiale superconduttivo e materiale normalconduttivo), cui verrà applicato un campo di 9 Tesla. Entrambe le cavità sono progettate per consentire l’accordo alla frequenza della particella ricercata su un range di frequenze di circa 1 GHz, con la sensibilità all’assieme standard di QCD.

QUAX a-e

L’esperimento QUAXa-e presso i Laboratori Nazionali di Legnaro, sta sviluppando un rivelatore di materia oscura che sfrutta l’accoppiamento dell’assione con gli elettroni.

A causa del moto della Terra attraverso l’alone galattico, sullo spin dell’elettrone agisce un campo magnetico efficace dell’ordine di 10-22 Tesla. L’aloscopio è realizzato accoppiando una cavità a microonde ad un materiale magnetico immerso in un campo magnetico esterno. Variando l’ampiezza di quest’ultimo, è possibile sondare lo spazio dei parametri di assioni con masse che corrispondono alle frequenze di Larmor del sistema magnetico. L’ampiezza del segnale in questo caso è determinata dal numero totale di spin che sono coinvolti nel processo in cavità, e quindi dalla quantità di materiale magnetico.
Nella versione più recente del rivelatore 10 sfere di granato di ittrio (YIG), con un diametro di 2.1 mm, sono state portate in regime di accoppiamento forte con un modo di cavità a 10.4 GHz, sotto l’azione di un campo magnetico altamente uniforme di 0.3 Tesla.