Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Kina och en i Tyskland har undersökt möjligheten att utvidga masertekniker till Floquet-system. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver sitt sätt att skapa en ny typ av maser genom att förstärka radiofrekvenser i Floquet-system. Ren-Bao Liu, med det kinesiska universitetet i Hong Kong, har publicerat ett Perspectives-stycke i samma tidskriftsnummer som beskriver tidigare arbete med att utöka kapaciteten hos masers och det arbete som gjorts av teamet med denna senaste ansträngning.

Masrar är enheter som stimulerar strålningsemissioner för att generera elektromagnetisk strålning i samma område som mikrovågor. De används för närvarande i kommunikation, spektroskopi och metrologitillämpningar. På grund av deras egenskaper, forskare tror att de kan användas i andra mer exotiska tillämpningar, också, såsom studiet av mörk materia. De flesta masrar fungerar genom att använda övergångar mellan stationära kvanttillstånd. I denna nya insats, forskarna föreställde sig en Floquet-maser som skulle fungera genom att använda en frekvenskam faslåst och åtskilda av en moduleringsfrekvens. En sådan mästare, de noterar, skulle ge en ny plattform för att studera exotisk fysik, såsom kvantmångkroppssystem.

Masern som skapades av teamet började med en laser som avfyrade en stråle genom en vågplatta mot en polariserande stråldelare. De delade strålarna färdades sedan till ett modulerat magnetfält med lågfrekvent periodicitet. Ett magnetfält applicerades sedan på kärnsnurrarna i ett prov av xenon-129, som detekterades via ett spinnutbyte med en liten samling rubidium-87-atomer. Spin-övergångssignalerna förstärktes sedan och skickades in i spolar som genererade ett andra återkopplingsmagnetfält. Resultatet var ett magnetfält som skapade de övre och nedre stegarna av periodiskt modulerade kvanttillstånd, även känd som Floquet-tillstånd. Testning av enheten visade att den kunde omvandla moduleringssignaler vid 1 till 100 Mhz till höga övergångsfrekvenser över 10 Hz, av en ultrasmal spektral linjebredd på mindre än 0,3 Mhz.

Forskarna föreslår att deras maser kan användas för att mäta lågfrekventa magnetfält vid känslighet på subpicotesla-nivå, som, de noterar, kan spela en roll i sökandet efter mörk materia.

© 2021 Science X Network