論文の概要: New Constraints on Axion Mediated Dipole-Dipole Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.07865v1
- Date: Tue, 14 Jan 2025 06:06:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-15 13:28:13.616406
- Title: New Constraints on Axion Mediated Dipole-Dipole Interactions
- Title（参考訳）: Axion mediated Dipole-Diipole Interactionsの新しい制約
- Authors: Zitong Xu, Xing Heng, Guoqing Tian, Di Gong, Lei Cong, Wei Ji, Dmitry Budker, Kai Wei,
- Abstract要約: 鉄シールドSmCo$_5$スピン源を用いた軸イオンを介するエキゾチックスピン-スピン相互作用の実験結果について報告する。
我々は、電子と中性子のカップリングに新たな制約を設け、以前の実験的な限界をアクシオンウィンドウ内で10000回以上超えた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.186657268359413
- License:
- Abstract: The search for axions sits at the intersection of solving critical problems in fundamental physics, including the strong CP problem in QCD, uncovering the nature of dark matter, and understanding the origin of the universe's matter-antimatter asymmetry. The measurement of axion-mediated spin-dependent interactions offers a powerful approach for axion detection. However, it has long been restricted to regions outside the 'axion window' due to a significant trade-off: the need to effectively suppress the magnetic leakage from highly polarized spin sources while simultaneously detecting sub-femtotesla level exotic physics signals at sub-decimeter-scale distances. In this work, we report new experimental results on axion-mediated exotic spin-spin interactions using an iron-shielded SmCo$_5$ spin source in combination with a specially designed self-compensation comagnetometer. Employing a composite shielding structure, we achieved a suppression of the magnetic field by up to $10^{11}$. This enabled us to establish new constraints on the coupling between electrons and neutrons, surpassing previous experimental limits by more than 10000 times within the axion window. Furthermore, we also set strongest constraints on the coupling between electrons and protons. The proposed method holds substantial potential not only for advancing the search for new physics beyond the Standard Model but also for enabling transformative applications in biological and chemical research.
- Abstract（参考訳）: アクシオンの探索は、QCDにおける強いCP問題、ダークマターの性質を明らかにすること、宇宙の物質-反物質非対称性の起源を理解することなど、基本的な物理学における決定的な問題の共通点にある。
軸イオンを介するスピン依存相互作用の測定は、軸イオン検出に強力なアプローチを提供する。
スピン源からの磁気漏れを効果的に抑えつつ、サブフェムトテラレベルのエキゾチックな物理信号をサブディシメータ距離で同時に検出する必要がある。
本研究では, 鉄製シールドを用いたSmCo$_5$スピン源と, 特別に設計された自己補償磁気センサを用いた軸受スピン-スピン相互作用に関する実験結果について報告する。
複合遮蔽構造を用いることで,磁界の最大10^{11}$の抑制を実現した。
これにより、電子と中性子のカップリングに関する新たな制約が確立され、アクシオンウィンドウ内では以前の実験限界を10000回以上越えることができた。
さらに,電子と陽子との結合に強い制約を設けた。
提案手法は,新しい物理の探索を標準モデルを超えて進めるだけでなく,生物・化学研究における変換的応用の実現にも大きな可能性を秘めている。
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