論文の概要: Superconducting flux concentrator coils for levitation of particles in the Meissner state

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.20795v1
• Date: Mon, 28 Jul 2025 13:03:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-29 16:23:58.123373
• Title: Superconducting flux concentrator coils for levitation of particles in the Meissner state
• Title（参考訳）: マイスナー状態における粒子浮上用超電導磁束集束コイル
• Authors: Robert Smit, Martijn Janse, Eli van der Bent, Thijmen de Jong, Kier Heeck, Jaimy Plugge, Tjerk Oosterkamp, Bas Hensen,
• Abstract要約: 超伝導コアを組み込んだ反ヘルムホルツコイル構成を用いて超伝導粒子をトラップする能力を示す。 本研究では, コア内のフラックストラップによる浮遊粒子運動の急激な減衰を観測する。 我々は、この効果を緩和し、浮上特性を改善するための可能な戦略について議論する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Magnetic levitation of superconductors is a promising platform to study quantum mechanics in the large-mass limit. One major limitation is the weak trapping potential, which results in low vibrational eigenfrequencies and increased susceptibility to low-frequency noise. While generating strong magnetic fields is relatively straightforward, creating a tightly confined harmonic potential - essentially achieving a large magnetic field gradient - remains a significant challenge. In this work, we demonstrate a potential solution using superconducting cores that concentrate magnetic flux into arbitrarily small volumes. We show the ability to trap superconducting particles using an anti-Helmholtz coil configuration incorporating these cores. However, we observe rapid damping of the levitated particle motion due to flux trapping within the cores, occurring once the lower critical field is exceeded locally. To investigate this mechanism, we employ diamond NV center magnetometry and detect substantial remanent fields persisting after high-current operation of the coils. Finally, we discuss possible strategies to mitigate this effect and improve the levitation properties.
• Abstract（参考訳）: 超伝導体の磁気浮上は、大質量限界における量子力学を研究するための有望なプラットフォームである。 1つの大きな制限は、弱いトラップ電位であり、振動の固有周波数が低く、低周波雑音に対する感受性が増大する。 強い磁場を生成することは比較的単純であるが、強めに制限された高調波ポテンシャル(基本的には大きな磁場勾配を達成する)を作り出すことは重要な課題である。 本研究では、磁束を任意に小さな体積に濃縮する超伝導コアを用いたポテンシャル解を実証する。 これらのコアを組み込んだ反ヘルムホルツコイル構成を用いて超伝導粒子をトラップする能力を示す。 しかし, コア内のフラックストラップによる浮遊粒子運動の急激な減衰は, 下限磁場が局所的に超えると発生する。 この機構を解明するために、ダイヤモンドNV中心磁力計を用い、コイルの高電流動作後に持続する相当な残留磁場を検出する。 最後に、この効果を緩和し、浮上特性を改善するための戦略について議論する。

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