論文の概要: Optimal baseline exploitation in vertical dark-matter detectors based on atom interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.04207v2
• Date: Mon, 4 Dec 2023 17:17:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-05 22:19:00.046509
• Title: Optimal baseline exploitation in vertical dark-matter detectors based on atom interferometry
• Title（参考訳）: 原子干渉法による垂直暗黒物質検出器の最適ベースライン利用
• Authors: Fabio Di Pumpo, Alexander Friedrich, Enno Giese
• Abstract要約: 長基線原子干渉計に基づく重力波やダークマターの地上検出器は、現在、最終計画段階にあるか、既に建設中である。 マルチダイアモンド噴水グレーディメータを用いた共振モード検出器は,その高さが利用可能なベースラインの20%を占める場合,最適なショットノイズ制限を達成できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.06952271801328
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Several terrestrial detectors for gravitational waves and dark matter based on long-baseline atom interferometry are currently in the final planning stages or already under construction. These upcoming vertical sensors are inherently subject to gravity and thus feature gradiometer or multi-gradiometer configurations using single-photon transitions for large momentum transfer. While there has been significant progress on optimizing these experiments against detrimental noise sources and for deployment at their projected sites, finding optimal configurations that make the best use of the available resources are still an open issue. Even more, the fundamental limit of the device's sensitivity is still missing. Here we fill this gap and show that (a) resonant-mode detectors based on multi-diamond fountain gradiometers achieve the optimal, shot-noise limited, sensitivity if their height constitutes 20% of the available baseline; (b) this limit is independent of the dark-matter oscillation frequency; and (c) doubling the baseline decreases the ultimate measurement uncertainty by approximately 65%. Moreover, we propose a multi-diamond scheme with less mirror pulses where the leading-order gravitational phase contribution is suppressed, compare it to established geometries, and demonstrate that both configurations saturate the same fundamental limit.
• Abstract（参考訳）: 長距離原子干渉計に基づく重力波やダークマターの地球外検出器は、現在、最終計画段階か既に建設中である。 これらの垂直センサーは本質的に重力の影響を受けるため、大きな運動量移動のために単光子遷移を用いるグラディメータやマルチグラディメータの構成が特徴である。 これらの実験を有害なノイズ源に対して最適化したり、彼らのプロジェクテッドサイトへのデプロイには大きな進展がありますが、利用可能なリソースを最大限に活用するための最適な構成を見つけることは、まだ未解決の問題です。 さらには、デバイスの感度の基本的な限界がまだ欠落している。 ここでこのギャップを埋めてみましょう (a)マルチダイアモンド噴水放射計に基づく共鳴モード検出器は、その高さが利用可能なベースラインの20%を構成する場合に最適なショットノイズ制限を実現できる。 (b)この限界はダークマッター発振周波数とは無関係である。 (c)基準線を2倍にすると、最終的な測定の不確かさが約65%減少する。 さらに,先行する重力位相寄与が抑制されるミラーパルスの少ないマルチダイアモンドスキームを提案し,確立されたジオメトリと比較し,両配置が同じ基本限界を飽和させることを示す。

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