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仪表和测量

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新的Foquet Maser非常擅长检测低频磁场

14 Mar 2021
核旋转的例证
向上或向下:新的浮子蒙皮依靠核旋转和施加磁场的相对对准。 (礼貌:Shutterstock / SIM VA)

根据中国和德国的科学家称,由周期性地驱动的氙气原子制成的新型蒙塞尔可以检测比以前任何先前的磁力仪更好的低频磁场。研究人员认为他们的设备已准备好用于拟议的引力波搜索,并且将来可能会用于寻找假设的暗物质颗粒。

用聚光剂是激光器的微波波长,其极端频率稳定性允许它们对原子钟,无线电望远镜和其他几个物理区域进行宝贵的贡献。在传统的睫毛中 - 如在传统的激光中,映射动作发生在腔内的原子或分子增益培养基中的两个能量水平之间。作为电磁辐射在腔中来回弹跳,其频率是谐振的光子,其两个水平之间的能量差被反复发射和吸收由原子吸收。最终,实现了上层中具有更多原子的“人口反转”,并且来自这些原子的刺激发射产生高度单色的微波辐射束。

Floquet边带

与他们的新蒙太帽, 新华鹏 和同事在中国科技大学合肥,合作 德米特里布达尔 在德国的Johannes Gutenberg大学,采取了更加微妙的方法。它们取代了蒸汽池中的氙-129原子的气体的正常静态增益介质。当放置在磁场中时,具有与具有平行核旋转的原子的核旋转对该场的核旋转的原子变得略高,并且可以在两个能级之间的施用。应用于该领域的周期性扰动在能量移位中产生了周期性的扰动。这表明作为一系列所谓的浮子边带,即中置频率的任一侧。

“如果我们看到边带,我们可以从边带的频率从磁场的频率看,从边带的幅度,磁场的幅度,”闵江解释说,谁是纸上的第一作者 科学推进 描述工作。  

在以各种频率驱动时,研究人员在感测扰动时测试了它们的浮动蒙皮。它们显示了一阶边带的幅度如何随着驱动频率降低而增长,表明磁力计的灵敏度正在增加。对于低于1 Hz的驾驶频率,由于MASER进入了显示出非常大量的边带的不同政权,因此无法进行简单的测量。因此,研究人员分析了所有边带的频谱。他们的测量表明,磁力计对极低的频率扰动最敏感 - 在其他最先进的磁力计中看到的相反行为,例如超导量子干涉装置(鱿鱼)和旋转交换弛豫(Serf)原子磁力计,在测量更高的频率扰动时更准确。

“基本上更好”的表现

“我们测量了,例如,1 MHz,然后是10 MHz,然后我们适合我们的数据,”江泽民说。研究人员表示,在1-100 MHz之间,它们的装置比任何其他磁力计相比,它们的装置比任何其他磁力计为700英尺/赫兹。

该设备的当前限制不是基本的,因此研究人员认为应该在甚至较低的频率下实现更好的敏感性。 “它主要受到我们蒙皮的不稳定性的限制,这主要来自我们用来光学泵浦系统的激光,”江泽民说:“噪音升起的低频”。

具有更稳定的设置,可以在1 MHz达到约7英尺/赫兹的灵敏度。即使在其目前的形式中,探测器也可以帮助监控镜子的对齐 埃莉莎 (进化激光干涉空间天线),这是一个所提出的基于空间的重力波天文台。一个更先进的蒙太赛可以在寻找超轻的暗物质粒子的狩猎中证明是非常宝贵的,其中一些预计将在地球上创建低频磁场:“我认为这打开了一个新的窗口,没有人在暗物质搜索之前达到,”彭说。

迈克罗马里斯 普林斯顿大学在新泽西州的Serf磁力计的发明者之一是怀疑的。 “我相信他们的结论,敏感度在较低频率下改善是错误的,”他说。 “它们仅测量频率响应下降到1 Hz,但随后将下降到Millihertz,并达到不实际结论。任何检测器的敏感性不能在较低频率下无限期地改善。“

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