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磁気ノイズを追放するために幽霊と踊る

物理学者は、パルスレーザーシステムとガスの単純な混合物を使用して、原子磁力計とジャイロスコープを組み合わせる方法を考案しました。この新しい手法は、回転の精密測定の根本的な改善であるだけでなく、暗黒物質などのエキゾチックな物理学の検索において強力なツールになる可能性があります。Quantum Sciences and Technology（QST）部門のMorgan Hedges博士によると、新しいデバイスの重要性は回転と磁場を同時に測定する能力に起因していると述べています。「磁場は普及しており、回転の適切な測定を妨げます。」「この共磁力計は、この磁気ノイズの問題を見ると新鮮な方法であり、何十年も私たちを悩ませてきた限界を克服する可能性があります」とヘッジス博士は言いました。 新しいJournal of Physicsのデザインを報告する論文。このデバイスは、量子スピンを介して回転と磁場を検出します。これは、磁気共鳴イメージング（MRI）と同様のメカニズムです。これは、磁気駆動と回転に非常に敏感です。この技術は、ガラスセルに2つのガスの混合物を使用しています。レーザービームと相互作用するアルカリガスと、ゴーストのようにレーザーに見えない貴族ガス。これにより、両方とも原子の挙動に影響を与える回転と磁場が個別に推定されます。QST出身のベン・ブッホラー教授は、原子種間の相互作用と磁場に対する異なる反応のために、回転と磁場を個別に推測できると述べた。「両方のガスのスピンは互いに回転しますが、レーザーシステムはアルカリのスピンを見るだけです。ノーバーガスは目に見えませんが、アルカリの磁場に反応します。それは、アルカリのスピンがその周りにダンスすることによってのみ明らかにされる幽霊のようです。磁気効果を回転から分離するための鍵は、ガス混合物をレーザー光と磁場の両方の同期パルスにさらすことです。レーザーパルスは電子スピンを介してアルカリのみを駆動しますが、磁気パルスはノーバーガスの核スピンのみを駆動します。パルスが適用された後、アルカリスピンの動きが測定され、両方の種のガスのスピンを明らかにするために使用できます。チームは、磁場パルスの極性を交互に行い、パルス間のアルカリの歳差運動信号を測定しました。これにより、X方向とY方向の両方の回転と磁場など、4つの量を分離するのに十分な情報が得られました。さらに良いことに、歳差運動信号はレーザーへの磁場のアライメントに非常に敏感であり、セットアップの最適化に役立ち、アライメントの自動補正のための機密フィードバックとして使用できます。チームは、Xenon-129とRubidium-87を使用してプロトタイプデバイスを正常にテストし、デバイスが磁気計とジャイロスコープの両方の現在の技術と同じかそれ以上の感度を達成できるはずであるという自信を与えました。また、コンパクトで低電力でもあります。たとえば、極低温の温度は必要ありません。「暗黒物質の一部のモデルでは、axionsはスピンの歳差運動を引き起こす可能性があり、私たちの手法によりそれを調べることができます」と彼は言いました。「これは、10億ドルのコライダーを必要とせずに、ラボスケールで新しい物理学を検索できるようにするテーブルトップの実験です。」QSTグループは、エキゾチックな物理学検索またはGNOMEの光学磁力計のグローバルネットワークを探している同様の実験の国際的なコラボレーションの一部です。Buchler教授は、暗黒物質の狩りと同様に、新しいデバイスは他の多くの探査道を開く可能性が高いと述べました。「このような測定システムを以前に考えたことがないので、私たちが考えるすべてのアプリケーションは新しいものです！」 #磁気ノイズを追放するために幽霊と踊る