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Axion dark matter echo: A detailed analysis

Arza, Ariel; Todarello, Elisa 1
1 Institut für Astroteilchenphysik (IAP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

It was recently shown that a powerful beam of radio/microwave radiation sent out to space can produce detectable backscattering via the stimulated decay of ambient axion dark matter. This echo is a faint and narrow signal centered at an angular frequency close to half the axion mass. In this article, we provide a detailed analytical and numerical analysis of this signal, considering the effects of the axion velocity distribution as well as the outgoing beam shape. In agreement with the original proposal, we find that the divergence of the outgoing beam does not affect the echo signal, which is only constrained by the axion velocity distribution. Moreover, our findings are relevant for the optimization of the experimental parameters in order to attain maximal signal-to-noise ratio or minimal energy consumption.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000143223
Veröffentlicht am 22.02.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1103/PhysRevD.105.023023
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Zitationen: 6
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Zitationen: 8
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Astroteilchenphysik (IAP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2470-0010, 2470-0029
KITopen-ID: 1000143223
HGF-Programm 51.13.05 (POF IV, LK 01) Theoretische Astroteilchenphysik
Erschienen in Physical review / D
Verlag American Physical Society (APS)
Band 105
Heft 2
Seiten Art.-Nr.: 023023
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch SCOAP3
Vorab online veröffentlicht am 24.01.2022
Nachgewiesen in Scopus
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