論文の概要: Magnetic Zeppelin: Detection of gravitational drive in the Hz regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03545v1
• Date: Mon, 6 Mar 2023 23:07:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-08 17:03:00.790734
• Title: Magnetic Zeppelin: Detection of gravitational drive in the Hz regime
• Title（参考訳）: 磁気ツェッペリン:Hz系における重力駆動の検出
• Authors: Tim M. Fuchs, Dennis Uitenbroek, Jaimy Plugge, Noud van Halteren, Andrea Vinante, Hendrik Ulbricht and Tjerk H. Oosterkamp
• Abstract要約: 我々は,I型超伝導トラップ内で浮遊するサブミリスケール磁性粒子を実演した。 磁気粒子の位置でニュートン重力の3/8で信号を測定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Extremely isolated mechanical resonators are excellent probes for small scale forces and quantum mechanical effects. Furthermore, such systems operating at low frequencies and appericiable mass are well suited to measure both quantum mechanical effects, and gravitational effect, whose exact descriptions have yet to be unified. In this paper we demonstrate a sub-millimeter scale magnetic particle, levitated inside a type-I superconducting trap. At a frequency of 26.7 Hz, a mass of 0.4 mg and showing Q-factors in excess of 10$^7$, we obtained a force noise of 0.5 $fN\sqrt{Hz}$. This force sensitivity was then validated by driving the magnetic particle using a time varying gravitational gradient supplied by brass masses on an electric wheel positioned underneath the cryostat, paving the way for future experiments gravitationally coupling small test and source masses. We measured a signal at 3/8 of the expected Newtonian gravitational force at the location of the magnetic particle. We attribute this difference to the effect of the gravitational drive on the mass spring system from which the trap was suspended. This work provides a stepping stone towards mesoscopic probes of gravity and the quantum nature of gravity, and can find application in magnetometry and magnetic resonance force microscopy.
• Abstract（参考訳）: 極端に孤立した機械共鳴器は、小さな力と量子力学的効果に優れたプローブである。 さらに、低周波数で作動するそのような系は、量子力学的効果と重力効果の両方を測定するのに適しており、正確な記述はまだ統一されていない。 本稿では,i型超伝導トラップの内側に浮遊するサブミリメートルスケールの磁性粒子について述べる。 26.7Hz、質量0.4mg、Q因子10$^7$を超える周波数で、0.5$fN\sqrt{Hz}$の力雑音を得た。 この力の感度は、クリオスタットの下にある電気車輪に真珠質量から供給される時間変化の重力勾配を用いて磁気粒子を駆動することで検証され、将来の実験の道筋となった。 磁気粒子の位置で期待されるニュートン重力の3/8で信号を測定した。 この違いは,トラップが吊り下げられた質量ばね系に対する重力駆動の影響によるものである。 この研究は、重力のメソスコピックプローブと重力の量子的性質へのステップストーンを提供し、磁気学と磁気共鳴力顕微鏡に応用できる。

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