軸子，或類軸子粒子，是冷暗物質的候選者。透過天體物理觀測，我們相信宇宙中27%的物質能量是由暗物質組成的。這些未知的粒子能感受到重力，但它們對其他基本力幾乎沒有反應，即使它們真的感受到它們。最被接受的基本力和粒子理論，被稱為粒子物理的標準模型，不包含任何具有冷暗物質屬性的粒子。基地報告的結果調查了存在於整個宇宙的假想的暗物質背景。

由於標準模型留下了許多未解的問題，物理學家們提出了超越標準模型的理論，其中一些理論解釋了暗物質的本質。在這些理論中，有一些認為存在軸子或類軸子粒子。這些理論需要驗證，世界各地已經建立了許多實驗來尋找這些粒子，包括歐洲核子研究中心(CERN)。這是基地第一次將用於探測單一反質子(相當於質子的反物質)的工具用於尋找暗物質。這一點尤其重要，因為BASE並不是為此類研究設計的。

基地擁有極其靈敏的探測系統來研究單個被捕獲反質子的特性。這些探測器也可以用來搜尋粒子的訊號，而不是那些由陷阱中的反質子產生的訊號。在這項工作中，我們使用我們的一個探測器作為天線來尋找一種新型的類軸子粒子，”歐洲核子研究中心的一位研究人員Jack Devlin說。

與安裝在大型強子對撞機中的大型探測器相比，基地是一個小型實驗。它與歐洲核子研究中心(CERN)的反質子減速機相連，後者為它提供反質子。BASE將這些粒子捕獲並懸浮在Penning trap中，Penning trap是一種結合了電場和強磁場的裝置。為了避免與普通物質碰撞，這個陷阱在5開爾文(約-268攝氏度)的溫度下執行，這個溫度可以達到極低的壓力，類似於深空的壓力。在這種極其孤立的環境中，被捕獲的反質子云可以一次存在數年。透過仔細調整電場，基地的物理學家可以將單個反質子隔離開來，並將它們移到實驗的單獨部分。在這個區域，非常靈敏的超導共振探測器可以捕捉到單個反質子繞阱移動時產生的微小電流。

在《物理評論快報》上發表的這項研究中，基地團隊在他們靈敏的反質子探測器中尋找意外的電子訊號。每個探測器的中心都有一個直徑約為4釐米的環形超導線圈，看起來和普通電子產品中常見的電感器很像。然而，基本的探測器是超導的，幾乎沒有電阻，而且周圍所有的元件都經過精心挑選，因此不會造成電損耗。這使得基極探測器對小電場極為敏感。探測器位於彭寧阱的強磁場中;來自暗物質背景的軸子將與磁場相互作用，並轉變成光子，然後可以被探測到。

物理學家利用反質子作為量子感測器來校準探測器上的背景噪聲。然後，他們開始尋找與探測器噪音不一致的窄頻率訊號，不管探測器噪音有多微弱，這可能暗示了由類似軸子的粒子以及它們可能與光子相互作用引起的噪聲。在記錄的頻率上沒有發現任何東西，這意味著BASE成功地為光子和具有特定質量的類軸子粒子之間可能的相互作用設定了新的上限。

有了這項研究，基地為其他Penning trap實驗參與尋找暗物質提供了可能性。由於建立BASE並不是為了尋找這些訊號，因此可以做一些改變來增加實驗的靈敏度和頻寬，並提高未來發現類軸子粒子的機率。

“有了這項新技術，我們結合了兩個以前不相關的實驗物理分支:軸子物理和高精度潘寧陷阱物理。我們的實驗室實驗是對天體物理實驗的補充，在低軸心質量範圍內尤其敏感。基地發言人斯蒂芬·烏爾默說:“有了特製的儀器，我們就可以利用潘寧陷阱技術擴大axion的搜尋範圍。”