論文の概要: A background-free optically levitated charge sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.10383v1
- Date: Mon, 20 Dec 2021 08:16:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-04 01:15:40.395337
- Title: A background-free optically levitated charge sensor
- Title（参考訳）: バックグラウンドレス光浮上型電荷センサ
- Authors: Nadav Priel, Alexander Fieguth, Charles P. Blakemore, Emmett Hough,
Akio Kawasaki, Denzal Martin, Gautam Venugopalan, Giorgio Gratta
- Abstract要約: 本稿では,浮動小数点物体を用いたセンサの性能を制限した双極子モーメント相互作用をモデル化し,除去する新しい手法を提案する。
実演として、これは電子のそれよりはるかに低い、未知の電荷の探索に適用される。
この手法の副産物として、浮遊物体の電磁特性を個別に測定することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.591267188664666
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optically levitated macroscopic objects are a powerful tool in the field of
force sensing, owing to high sensitivity, absolute force calibration,
environmental isolation and the advanced degree of control over their dynamics
that have been achieved. However, limitations arise from the spurious forces
caused by electrical polarization effects that, even for nominally neutral
objects, affect the force sensing because of the interaction of dipole moments
with gradients of external electric fields. In this paper we introduce a new
technique to model and eliminate dipole moment interactions limiting the
performance of sensors employing levitated objects. This process leads to the
first noise-limited measurement with a sensitivity of $3.3\times10^{-5}e$. As a
demonstration, this is applied to the search for unknown charges of a magnitude
much below that of an electron or for exceedingly small unbalances between
electron and proton charges. The absence of remaining systematic biases,
enables true discovery experiments, with sensitivities that are expected to
improve as the system noise is brought down to or beyond the quantum limit. As
a by-product of the technique, the electromagnetic properties of the levitated
objects can also be measured on an individual basis.
- Abstract（参考訳）: 光学浮揚した巨視的物体は、高い感度、絶対力のキャリブレーション、環境の孤立、それらの力学に対する高度な制御によって、力センシングの分野では強力な道具である。
しかし、双極子モーメントと外部電界の勾配との相互作用により、名目上は中立な物体であっても力センシングに影響を与える電気偏光効果によって引き起こされるスプリアス力による制限が生じる。
本稿では,浮遊物体を用いたセンサの性能を制限した双極子モーメント相互作用をモデル化し,除去する新しい手法を提案する。
このプロセスは3.3\times10^{-5}e$の感度を持つ最初のノイズ制限測定に繋がる。
実演として、これは電子の質量よりかなり低い未知の電荷の探索や、電子と陽子電荷の間の極端に小さなアンバランスの探索に適用される。
体系的なバイアスが残っていないため、真の発見実験が可能となり、システムのノイズが量子限界以下に減少するにつれて改善されると思われる感度が期待できる。
この手法の副産物として、浮遊物体の電磁特性を個別に測定することもできる。
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