論文の概要: Magnetic Field Independent SERF Magnetometer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.13086v1
• Date: Tue, 27 Sep 2022 00:36:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-25 00:29:58.505791
• Title: Magnetic Field Independent SERF Magnetometer
• Title（参考訳）: 磁場独立型serf磁力計
• Authors: Mark Dikopoltsev, Uriel Levy, Or Katz
• Abstract要約: 核スピンが$I=1/2$の原子はスピン交換緩和自由状態でも動作可能であるが、磁場のどの大きさでも動作可能であることを示す。 両種カリウムと水素原子磁気センサの性能を解析し, 基本感度は約10。
• 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: SERF magnetometers based on dense ensembles of alkali-metal spins are precision quantum sensors that hold the record of measured and projected sensitivity to magnetic fields, in the $\mu\textrm{G}-m\textrm{G}$ range. At geomagnetic fields however, these sensors quickly lose their magnetic sensitivity due to spin decoherence by random spin-exchange collisions. Here we discover that atoms with nuclear spin $I=1/2$ can operate in the Spin-Exchange Relaxation Free (SERF) regime but for any magnitude of the magnetic field. We counter-intuitively show that frequent collisions between a dense and optically-inaccessible $(I=1/2)$ gas with another optically-accessible spin gas ($I>1/2$) improve the fundamental magnetic sensitivity of the latter. We analyze the performance of a dual-specie potassium and atomic hydrogen magnetometer, and project a fundamental sensitivity of about $10\,\mathrm{aT}\sqrt{\mathrm{cm}^3/\mathrm{Hz}}$ at geomagnetic fields for feasible experimental conditions.
• Abstract（参考訳）: アルカリ金属スピンの密集したアンサンブルに基づくserf磁力計は、磁場に対する測定および投影感度の記録を保持する精密量子センサーであり、$\mu\textrm{g}-m\textrm{g}$ range である。 しかし、電磁界では、ランダムなスピン交換衝突によるスピンデコヒーレンスによる磁気感度が急速に低下する。 ここでは、核スピンが$I=1/2$の原子がスピン交換緩和自由(SERF)系で動作できることが分かるが、磁場のどの大きさにおいても。 高密度で光学的にアクセスできない(i=1/2)$ガスと他の光学的にアクセス可能なスピンガス(i>1/2$)との衝突が、後者の基本磁気感度を改善することを直観的に示す。 本研究では,二種カリウムおよび水素磁気センサの性能を解析し,地磁気学的条件下での基本的な感度を約10\,\mathrm{at}\sqrt{\mathrm{cm}^3/\mathrm{hz}}$とする。

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