論文の概要: Rare Isotope-Containing Diamond Color Centers for Fundamental Symmetry Tests

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.05781v1
• Date: Tue, 9 May 2023 22:01:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-11 15:14:52.316730
• Title: Rare Isotope-Containing Diamond Color Centers for Fundamental Symmetry Tests
• Title（参考訳）: 希少同位体含有ダイヤモンドカラーセンターの基本対称性試験
• Authors: Ian M. Morris, Kai Klink, Jaideep T. Singh, Jose L. Mendoza-Cortes, Shannon S. Nicley, Jonas N. Becker
• Abstract要約: ダイヤモンド中の229ドルのPaを含む結晶欠陥の形成, 構造, 電子的性質について検討した。 われわれはこれらの欠陥の存在を約束し、希少同位体研究のための量子情報処理に触発されたツールボックスの開発に寄与することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Detecting a non-zero electric dipole moment (EDM) in a particle would unambiguously signify physics beyond the Standard Model. A potential pathway towards this is the detection of a nuclear Schiff moment, the magnitude of which is enhanced by the presence of nuclear octupole deformation. However, due to the low production rate of isotopes featuring such "pear-shaped" nuclei, capturing, detecting, and manipulating them efficiently is a crucial prerequisite. Incorporating them into synthetic diamond optical crystals can produce defects with defined, molecule-like structures and isolated electronic states within the diamond band gap, increasing capture efficiency, enabling repeated probing of even a single atom, and producing narrow optical linewidths. In this study, we used density functional theory (DFT) to investigate the formation, structure, and electronic properties of crystal defects in diamond containing $^{229}$Pa, a rare isotope that is predicted to have an exceptionally strong nuclear octupole deformation. In addition, we identified and studied stable lanthanide-containing defects with similar electronic structures as non-radioactive proxies to aid in experimental methods. Our findings hold promise for the existence of such defects and can contribute to the development of a quantum information processing-inspired toolbox of techniques for studying rare isotopes.
• Abstract（参考訳）: 粒子中の非ゼロ電気双極子モーメント(EDM)を検出することは、標準モデルを超えた物理学を明確に表す。 これへの潜在的な経路は核シフモーメントの検出であり、その大きさは核オクタポール変形の存在によって増強される。 しかし、このような「真珠型」核を含む同位体の生成率が低いため、効率的に捕獲、検出、操作することが重要な前提条件である。 合成ダイヤモンド光学結晶にそれらを組み込むことで、ダイアモンドバンドギャップ内の分子状構造と孤立電子状態の欠陥を生じさせ、捕獲効率を高め、単一原子の繰り返し検出を可能にし、狭い光線幅を生成することができる。 本研究では密度汎関数理論 (DFT) を用いて, 極端に強い核オクタポール変形を示すと予測される希少同位体である$^{229}$Paを含むダイヤモンドの結晶欠陥の形成, 構造, 電子的性質について検討した。 さらに, ランタニド含有安定欠陥を非放射性酸素と類似の電子構造で同定し, 実験方法を検討した。 われわれはこれらの欠陥の存在を約束し、希少同位体研究のための量子情報処理に触発されたツールボックスの開発に寄与することができる。

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