Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Sheng Dong en prof. Lu Zhengtian van de University of Science and Technology of China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een zeer nauwkeurige xenon-co-magnetometer ontwikkeld.

Ze gebruikten dit atomaire apparaat om naar nieuwe fysica te zoeken die verder gaat dan het standaardmodel, en het nulresultaat van het onderzoek impliceert nieuwe bovengrenzen voor de monopool-dipool-interacties in het submillimeterbereik.

Het werk is gepubliceerd in Physical Review Letters op 10 juni.

Met behulp van een co-magnetometer om de spin-precessiesignalen van twee verschillende soorten atomen die in dezelfde cel samenleven te meten, kunnen onderzoekers de dominante effecten als gevolg van de magnetische velden verwijderen en monopool-dipool-interacties tussen atomaire spins en een nabijgelegen massa onderzoeken.

In deze studie gebruikten de onderzoekers xenon-129 en xenon-131 in de cel van een co-magnetometer. De cel bestond ook uit rubidium-atomen, gepolariseerd door laser. De rubidium-atomen polariseerden vervolgens de xenon-atomen via een botsing. Rubidium-atomen werden ook gebruikt om de precessies van de xenon-isotypen aan te geven.

Eerdere studies hebben echter aangetoond dat rubidium-atomen systematische effecten hebben op de meting en de precisie beïnvloeden. Om dit effect te vermijden, ontwikkelden de onderzoekers een procedure om de effecten van gepolariseerde rubidiumatomen op de precessie-xenonkernen te onderdrukken.

Dankzij deze vooruitgang in de co-magnetometer resulteerden de precieze metingen in nieuwe bovengrenzen voor de sterkte van monopool-dipool interacties over het bereik van 0,11-0,55 cm, wat overeenkomt met een axion-massabereik van 0,36-1,80 meV/c ² . Met name de binding is verbeterd ten opzichte van eerdere werken met een factor 30 bij het interactiebereik van 0,24 mm.

De monopool-dipool interacties worden verondersteld te worden gemedieerd door axionen, hypothetische deeltjes buiten het standaardmodel. Axionen zijn mogelijke bronnen van de koude materie. Door te zoeken naar monopool-dipool-interacties met een hogere gevoeligheid en lagere bovengrenzen, kunnen wetenschappers op een dag het mysterie van het universum ontdekken. + Verder verkennen

Een Floquet-kwantumdetector gebruiken om axion-achtige donkere materie te beperken