Een team van onderzoekers verbonden aan verschillende instellingen in China en één in Duitsland heeft de mogelijkheid onderzocht om maser-technieken uit te breiden naar Floquet-systemen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , de groep beschrijft hun aanpak om een ​​nieuw type maser te creëren door radiofrequenties in Floquet-systemen te versterken. Ren Bao Liu, met de Chinese Universiteit van Hong Kong, heeft een Perspectives-stuk gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer waarin eerder werk wordt geschetst met het uitbreiden van de mogelijkheden van masers en het werk dat door het team aan deze laatste inspanning is gedaan.

Masers zijn apparaten die stralingsemissies stimuleren om elektromagnetische straling te genereren in hetzelfde bereik als microgolven. Ze worden momenteel gebruikt in communicatie, spectroscopie en metrologische toepassingen. Vanwege hun kenmerken, wetenschappers denken dat ze kunnen worden gebruikt in andere, meer exotische toepassingen, ook, zoals de studie van donkere materie. De meeste masers werken met behulp van overgangen tussen stationaire kwantumtoestanden. In deze nieuwe poging de onderzoekers stelden zich een Floquet-maser voor die zou werken door een frequentiekam te gebruiken die fasevergrendeld is en op een afstand van een modulatiefrequentie. Zo'n meester, zij merken op, zou een nieuw platform bieden voor het bestuderen van exotische natuurkunde, zoals quantum veellichamensystemen.

De door het team gemaakte maser begon met een laser die een bundel door een golfplaat afvuurde op een polariserende bundelsplitser. De gesplitste bundels reisden vervolgens naar een gemoduleerd magnetisch veld met een lage frequentieperiodiciteit. Vervolgens werd een magnetisch veld aangelegd op de kernspins van een monster xenon-129, die werd gedetecteerd via een spin-uitwisseling met een kleine verzameling rubidium-87-atomen. De spin-overgangssignalen werden vervolgens versterkt en doorgegeven aan spoelen die een tweede magnetisch feedbackveld opwekten. Het resultaat was een magnetisch veld dat de bovenste en onderste ladders van periodiek gemoduleerde kwantumtoestanden creëerde, ook bekend als Floquet staten. Testen van het apparaat toonden aan dat het modulerende signalen van 1 tot 100 MHz kon converteren naar hoge-overgangsfrequenties van meer dan 10 Hz, van een ultrasmalle spectrale lijnbreedte van minder dan 0,3 Mhz.

De onderzoekers suggereren dat hun maser kan worden gebruikt om laagfrequente magnetische velden te meten op subpicotesla-niveau gevoeligheden, die, zij merken op, zou een rol kunnen spelen bij het zoeken naar donkere materie.

© 2021 Science X Network