Исследовательская группа под руководством профессора Шэн Донга и профессора Лу Чжэнтяня из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук разработала высокоточный ксеноновый сомагнитометр.
Они использовали это атомное устройство для поиска новой физики за пределами Стандартной модели, и нулевой результат исследования подразумевает новые верхние пределы монополь-дипольных взаимодействий в субмиллиметровом диапазоне.
Работа была опубликована в Physical Review Letters 10 июня.
Используя сомагнитометр для измерения сигналов прецессии спина двух разных типов атомов, сосуществующих в одной ячейке, исследователи могут устранить доминирующие эффекты, связанные с магнитными полями, и исследовать монополь-дипольные взаимодействия между атомными спинами и близлежащей массой.
В этом исследовании исследователи использовали ксенон-129 и ксенон-131 в ячейке сомагнитометра. Ячейка также состояла из атомов рубидия , поляризованных лазером. Затем атомы рубидия поляризовали атомы ксенона посредством столкновения. Атомы рубидия также использовались для обозначения прецессии изотипов ксенона.
Однако предыдущие исследования показали, что атомы рубидия систематически влияют на измерения и точность. Чтобы избежать этого эффекта, исследователи разработали процедуру подавления воздействия поляризованных атомов рубидия на прецессионные ядра ксенона.
Благодаря этим достижениям в сомагнитометре точные измерения привели к новым верхним границам сил монополь-дипольных взаимодействий в диапазоне 0,11–0,55 см, что соответствует диапазону масс аксионов 0,36–1,80 мэВ/с 2 . В частности, граница улучшена по сравнению с предыдущими работами в 30 раз на расстоянии взаимодействия 0,24 мм.
Предполагается, что монополь-дипольные взаимодействия опосредованы аксионами, гипотетическими частицами за пределами Стандартной модели. Аксионы являются возможными источниками холодного вещества. Путем поиска монополь-дипольных взаимодействий с более высокой чувствительностью и более низкими верхними границами ученые однажды могут раскрыть тайну Вселенной.
