Schema di un co-magnetometro. La destra è una cella contenente atomi e la sinistra è una massa vicina. Credito:SHENG Dong e la squadra di LU Zhengtian
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Sheng Dong e dal Prof. Lu Zhengtian dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un co-magnetometro allo xeno ad alta precisione.
Hanno usato questo dispositivo atomico per cercare nuova fisica oltre il Modello Standard e il risultato nullo della ricerca implica nuovi limiti superiori alle interazioni monopolio-dipolo nell'intervallo submillimetrico.
Il lavoro è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica il 10 giugno.
Utilizzando un co-magnetometro per misurare i segnali di precessione di spin di due diversi tipi di atomi che convivono nella stessa cellula, i ricercatori possono rimuovere gli effetti dominanti dovuti ai campi magnetici e sondare le interazioni monopolo-dipolo tra gli spin atomici e una massa vicina.
In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato xeno-129 e xeno-131 nella cella di un co-magnetometro. La cellula consisteva anche di atomi di rubidio, polarizzati mediante laser. Gli atomi di rubidio hanno quindi polarizzato gli atomi di xeno tramite collisione. Gli atomi di rubidio sono stati usati anche per indicare le precessioni degli isotipi dello xeno.
Tuttavia, studi precedenti hanno dimostrato che gli atomi di rubidio hanno effetti sistematici sulla misurazione e influiscono sulla precisione. Per evitare questo effetto, i ricercatori hanno sviluppato una procedura per sopprimere gli effetti degli atomi di rubidio polarizzati sui nuclei dello xeno di precessione.
A causa di questi progressi nel co-magnetometro, le misurazioni precise hanno portato a nuovi limiti superiori sulle forze delle interazioni monopolio-dipolo nell'intervallo di 0,11–0,55 cm, corrispondenti a un intervallo di massa dell'assione di 0,36–1,80 meV/c 2 . In particolare, il limite è stato migliorato rispetto ai lavori precedenti di un fattore 30 con un range di interazione di 0,24 mm.
Si suppone che le interazioni monopolio-dipolo siano mediate da assioni, ipotetiche particelle al di là del Modello Standard. Gli assioni sono possibili fonti della materia fredda. Cercando le interazioni monopolio-dipolo con una maggiore sensibilità e limiti superiori inferiori, gli scienziati potrebbero un giorno svelare il mistero dell'universo. + Esplora ulteriormente
