Schema för en co-magnetometer. Den högra är en cell som innehåller atomer, och den vänstra är en närliggande massa. Kredit:SHENG Dong och LU Zhengtians team
En forskargrupp ledd av Prof. Sheng Dong och Prof. Lu Zhengtian från University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Sciences har utvecklat en högprecisions xenon-komagnetometer.
De använde den här atomanordningen för att söka efter ny fysik bortom standardmodellen, och resultatet av forskningen innebär nya övre gränser för monopol-dipol-interaktionerna vid submillimeterområdet.
Verket publicerades i Physical Review Letters den 10 juni.
Med hjälp av en sammagnetometer för att mäta spinprecessionssignalerna från två olika typer av atomer som bor i samma cell, kan forskare ta bort de dominerande effekterna på grund av magnetfälten och undersöka monopol-dipol-interaktioner mellan atomspinn och en närliggande massa.
I den här studien använde forskarna xenon-129 och xenon-131 i cellen i en co-magnetometer. Cellen bestod också av rubidiumatomer, polariserade med laser. Rubidiumatomerna polariserade sedan xenonatomerna via kollision. Rubidiumatomer användes också för att indikera precessioner för xenonisotyperna.
Tidigare studier har dock visat att rubidiumatomer har systematiska effekter på mätningen och påverkar precisionen. För att undvika denna effekt utvecklade forskarna ett förfarande för att undertrycka effekterna av polariserade rubidiumatomer på precessionsxenonkärnorna.
På grund av dessa framsteg i co-magnetometern resulterade de exakta mätningarna i nya övre gränser för styrkorna hos monopol-dipol-interaktioner över intervallet 0,11–0,55 cm, motsvarande axionsmassaområdet 0,36–1,80 meV/c 2 . Speciellt har gränsen förbättrats jämfört med tidigare arbeten med en faktor 30 vid interaktionsintervallet 0,24 mm.
Monopol-dipol-interaktionerna förmodas förmedlas av axioner, hypotetiska partiklar bortom standardmodellen. Axioner är möjliga källor till den kalla materien. Genom att söka efter monopol-dipol-interaktioner med högre känslighet och lägre övre gränser, kan forskare avslöja universums mysterium en dag. + Utforska vidare
