Esquema de un comagnetómetro. La derecha es una celda que contiene átomos y la izquierda es una masa cercana. Crédito:equipo de SHENG Dong y LU Zhengtian
Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Sheng Dong y el Prof. Lu Zhengtian de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un comagnetómetro de xenón de alta precisión.
Usaron este dispositivo atómico para buscar nueva física más allá del modelo estándar, y el resultado nulo de la investigación implica nuevos límites superiores en las interacciones monopolo-dipolo en el rango submilimétrico.
El trabajo fue publicado en Physical Review Letters el 10 de junio.
Usando un co-magnetómetro para medir las señales de precesión de espín de dos tipos diferentes de átomos que cohabitan en la misma celda, los investigadores pueden eliminar los efectos dominantes debido a los campos magnéticos y sondear las interacciones monopolo-dipolo entre los espines atómicos y una masa cercana.
En este estudio, los investigadores utilizaron xenón-129 y xenón-131 en la celda de un comagnetómetro. La celda también constaba de átomos de rubidio, polarizados por láser. Los átomos de rubidio luego polarizaron los átomos de xenón por colisión. Los átomos de rubidio también se utilizaron para indicar las precesiones de los isotipos de xenón.
Sin embargo, estudios previos han demostrado que los átomos de rubidio tienen efectos sistemáticos en la medición y afectan la precisión. Para evitar este efecto, los investigadores desarrollaron un procedimiento para suprimir los efectos de los átomos de rubidio polarizados en los núcleos de xenón de precesión.
Debido a estos avances en el comagnetómetro, las mediciones precisas dieron como resultado nuevos límites superiores en las fuerzas de las interacciones monopolo-dipolo en el rango de 0,11–0,55 cm, correspondiente al rango de masa del axión de 0,36–1,80 meV/c 2 . En particular, el límite se ha mejorado con respecto a trabajos anteriores en un factor de 30 en el rango de interacción de 0,24 mm.
Se supone que las interacciones monopolo-dipolo están mediadas por axiones, partículas hipotéticas más allá del modelo estándar. Los axiones son posibles fuentes de materia fría. Mediante la búsqueda de interacciones monopolo-dipolo con mayor sensibilidad y límites inferiores superiores, los científicos pueden descubrir algún día el misterio del universo. Uso de un detector cuántico Floquet para restringir la materia oscura similar a un axión
