論文の概要: Laser cooling a 1-milligram torsional pendulum to 240 microkelvins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.09445v1
• Date: Sun, 18 Aug 2024 11:53:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-20 20:40:30.727391
• Title: Laser cooling a 1-milligram torsional pendulum to 240 microkelvins
• Title（参考訳）: 1ミリグラムのねじり振り子を240マイクロケルビンに冷却するレーザー
• Authors: Sofia Agafonova, Pere Rossello, Manuel Mekonnen, Onur Hosten,
• Abstract要約: 我々は1ミリグラムのねじり振り子に対する新しい制御レベルを示し、そのねじり動きのレーザーフィードバック冷却を実証した。 開発されたシステムは、ユニークなトルク感知能力を示しており、ミリグラムスケールの最先端の10倍の10倍である1.2times10-18$ N$$$$$$m/$sqrttextrmHz$ thermal-noise-limited sensitivityに到達している。
• 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: Milligram-scale mechanical oscillators hold potential for testing fundamental physical phenomena on various fronts, including laboratory-scale effects at the interface of quantum mechanics and gravity. Nevertheless, experimental realizations supporting this potential have thus far been lacking. Here, we present a new level of control over a 1-milligram torsional pendulum, demonstrating laser feedback cooling of its torsional motion from room temperature to 240 microkelvins, establishing the coldest mechanical motion in the microgram-to-kilogram mass window -- a factor of 25 beyond prior art. The developed system shows a unique torque sensing capability, reaching $1.2\times10^{-18}$ N$\cdot$m/$\sqrt{\textrm{Hz}}$ thermal-noise-limited sensitivity -- a factor of 10 below the state of the art for the milligram scale. With readily feasible improvements in the pendulum suspension, a further 100-fold reduction in both achievable temperatures and torque sensitivities is foreseen, pushing towards operation in the quantum regime at such large mass scales.
• Abstract（参考訳）: ミリグラムスケールの機械振動子は、量子力学と重力の界面における実験室スケールの効果を含む、様々な面で基本的な物理現象をテストする可能性を持っている。 それにもかかわらず、この可能性を支持する実験的な実現は、これまでにも欠けていた。 ここでは、1ミリグラムのねじり振り子に対する新たな制御レベルを示し、室温から240マイクロケルビンまでのねじり動きをレーザーフィードバックで冷却し、マイクログラムからキログラムまでの質量窓で最も冷たい機械的動きを確立する。 開発されたシステムは独特のトルク感知能力を示し、N$\cdot$m/$\sqrt{\textrm{Hz}}$ thermal-noise-limited sensitivity -- ミリグラムの最先端よりも10倍低い。 振り子サスペンションの容易な改善により、達成可能な温度とトルク感度の両方の100倍の低下が予示され、このような大規模な量子状態下での動作が促進される。

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