Schéma d'un co-magnétomètre. La droite est une cellule contenant des atomes et la gauche est une masse proche. Crédit :L'équipe de SHENG Dong et LU Zhengtian
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Sheng Dong et le professeur Lu Zhengtian de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences a développé un co-magnétomètre au xénon de haute précision.
Ils ont utilisé ce dispositif atomique pour rechercher une nouvelle physique au-delà du modèle standard, et le résultat nul de la recherche implique de nouvelles limites supérieures sur les interactions monopôle-dipôle dans la gamme submillimétrique.
Le travail a été publié dans Physical Review Letters le 10 juin.
En utilisant un co-magnétomètre pour mesurer les signaux de précession de spin de deux types différents d'atomes cohabitant dans la même cellule, les chercheurs peuvent supprimer les effets dominants dus aux champs magnétiques et sonder les interactions monopôle-dipôle entre les spins atomiques et une masse proche.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé du xénon-129 et du xénon-131 dans la cellule d'un co-magnétomètre. La cellule était également constituée d'atomes de rubidium, polarisés par laser. Les atomes de rubidium ont ensuite polarisé les atomes de xénon par collision. Des atomes de rubidium ont également été utilisés pour indiquer les précessions des isotypes du xénon.
Cependant, des études antérieures ont montré que les atomes de rubidium ont des effets systématiques sur la mesure et affectent la précision. Pour éviter cet effet, les chercheurs ont développé une procédure pour supprimer les effets des atomes de rubidium polarisés sur les noyaux de xénon de précession.
En raison de ces progrès dans le co-magnétomètre, les mesures précises ont abouti à de nouvelles limites supérieures sur les forces des interactions monopôle-dipôle sur la plage de 0,11 à 0,55 cm, correspondant à une plage de masse d'axion de 0,36 à 1,80 meV/c 2 . En particulier, la limite a été améliorée par rapport aux travaux précédents d'un facteur 30 à la plage d'interaction de 0,24 mm.
Les interactions monopôle-dipôle sont supposées être médiées par des axions, des particules hypothétiques au-delà du modèle standard. Les axions sont des sources possibles de matière froide. En recherchant des interactions monopôle-dipôle avec une sensibilité plus élevée et des limites supérieures inférieures, les scientifiques pourraient un jour percer le mystère de l'univers. Utilisation d'un détecteur quantique Floquet pour contraindre la matière noire de type axion
