Comagnétomètre atomique ultrasensible avec cohérence de spin nucléaire améliorée

Atteindre une haute résolution énergétique dans les systèmes de spin est important pour la recherche en physique fondamentale et les mesures de précision, les comagnétomètres à gaz noble alcalin étant parmi les meilleurs capteurs disponibles. Nous avons trouvé un nouveau mécanisme de relaxation dans de tels dispositifs, le gradient du champ d'interaction de contact de Fermi qui domine la relaxation des spins nucléaires hyperpolarisés. Nous rapportons un contrôle précis de la distribution des spins, démontrant une augmentation par dix de l'hyperpolarisation des spins nucléaires et du temps de cohérence transverse avec un pompage optique hybride optimal. Fonctionnant dans le régime d'auto-compensation, notre comagnétomètre ^21Ne-Rb-K atteint une sensibilité de rotation inertielle ultrahigh de 310^-8 rad/s/Hz^1/2 dans la plage de fréquence de 0,2 à 1,0 Hz, ce qui équivaut à une résolution énergétique de 3. 110^-23 eV/Hz^1/2. Nous proposons d'utiliser ce comagnétomètre pour rechercher des interactions exotiques dépendant du spin impliquant des spins de proton et de neutron. La sensibilité projetée dépasse les limites expérimentales et astrophysiques précédentes de plus de 4 ordres de grandeur.