論文の概要: Ultralow mechanical damping with Meissner-levitated ferromagnetic
microparticles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1912.12252v3
- Date: Wed, 17 Jun 2020 13:43:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-09 23:16:48.638975
- Title: Ultralow mechanical damping with Meissner-levitated ferromagnetic
microparticles
- Title（参考訳）: Meissner-levitated ferromagnetic micro Particles による超低機械減衰
- Authors: A. Vinante, P. Falferi, G. Gasbarri, A. Setter, C. Timberlake, H.
Ulbricht
- Abstract要約: I型超伝導体上に浮遊するマイクロマグネットは低周波・低温で非常に低減衰であることを示す。
この結果から,超感度磁気センサの開発への道が開けられ,磁気メトリーや重力計への応用が期待できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Levitated nanoparticles and microparticles are excellent candidates for the
realization of extremely isolated mechanical systems, with a huge potential
impact in sensing applications and in quantum physics. Magnetic levitation
based on static fields is a particularly interesting approach, due to the
unique property of being completely passive and compatible with low
temperatures. Here, we show experimentally that micromagnets levitated above
type-I superconductors feature very low damping at low frequency and low
temperature. In our experiment, we detect 5 out of 6 rigid-body mechanical
modes of a levitated ferromagnetic microsphere, using a dc SQUID
(Superconducting Quantum Interference Device) with a single pick-up coil. The
measured frequencies are in agreement with a finite element simulation based on
ideal Meissner effect. For two specific modes we find further substantial
agreement with analytical predictions based on the image method. We measure
damping times $\tau$ exceeding $10^4$ s and quality factors $Q$ beyond $10^7$,
improving by $2-3$ orders of magnitude over previous experiments based on the
same principle. We investigate the possible residual loss mechanisms besides
gas collisions, and argue that much longer damping time can be achieved with
further effort and optimization. Our results open the way towards the
development of ultrasensitive magnetomechanical sensors with potential
applications to magnetometry and gravimetry, as well as to fundamental and
quantum physics.
- Abstract（参考訳）: 浮遊ナノ粒子とマイクロ粒子は、極端に孤立した機械系の実現に優れた候補であり、センシング応用や量子物理学に大きな影響を与える可能性がある。
静磁場に基づく磁気浮上は、完全にパッシブで低温と互換性があるというユニークな性質から、特に興味深いアプローチである。
ここでは,I型超伝導体上に浮遊したマイクロマグネットが低周波,低温で非常に低減衰であることを示す。
本実験では,誘電体マイクロスフィアの6つの剛体のメカニカルモードのうち5つを,1つのピックアップコイルを備えたdc SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) を用いて検出した。
測定された周波数は理想マイスナー効果に基づく有限要素シミュレーションと一致している。
2つの特定のモードに対して、画像法に基づく解析的予測とより実質的な一致を見出す。
減衰時間$\tau$が10^4$ sを超え、品質要因$Q$が10^7$を超え、同じ原理に基づいて以前の実験よりも2-3$のオーダーが改善された。
ガス衝突以外の残留損失機構について検討し, さらなる努力と最適化により, 減衰時間を長くすることができると論じる。
この結果は、磁気学や重力計、基礎物理学、量子物理学に応用可能な超感度磁気力学センサの開発に向けての道を開く。
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