当SQUID被冷却至其临界温度以下时，外部的磁通量会被锁定在环内。这种能量损耗可以非常敏感地被探测到，正是SQUID传感器的基本工作原理。SQUID传感器的使用注意事项1. **电流限制**：SQUID传感器在常温下的工作电流不得超过100A。通过遵守这些注意事项，可以更好地保护SQUID传感器，确保其在使用过程中的高性能和长期稳定性。

同位素 ^{163}Ho 经历电子捕获过程，衰变可用的能量推荐值 Q_{\rm EC}，约为 2.5 keV。根据目前的知识，这是电子捕获过程的最低 Q_{\rm EC} 值。因此，^{163}Ho 是进行实验以根据量热测量光谱分析研究电子中微子质量值的最佳候选者。
我们首次提出了 ^{163}Dy 子原子在 ^{163}Ho， OI 线中从 5s 壳层捕获电子后原子的原子去激发的量热测量。测得的峰值能量为 48 eV。该测量是使用低温金属磁性量热仪进行的，其中 ^{163}Ho 离子植入吸收器中。
我们证明 ^{163}Ho 的量热光谱可以高精度测量，并且描述光谱的参数可以从数据分析中学习。最后，我们讨论了这一结果对电子捕获 ^{163}Ho 实验 ECHo 的影响，旨在通过对 ^{163}Ho 光谱进行高精度和高统计量热测量，在电子中微子质量上达到亚 eV 灵敏度。163QECQEC163163163163163163163

我们展示了一种在非零磁场中运行的全光学133Cs标量磁力计，其中磁共振由强度调制的激光束产生的AC Stark位移提供的有效振荡磁场驱动。我们实现了1.7 fT/√Hz的预期散粒噪声限制灵敏度，并测量了40 fT/√Hz的技术噪声底限。这些结果与使用相同设置的线圈驱动的标量磁力计基本相同。这种全光学方案对于在阵列中使用以及在磁敏感的基本物理实验中（例如，寻找中子的永久电偶极矩）相比传统线圈驱动的磁力计具有优势。

CUORE是一个741千克的TeO2测辐射热计阵列，它将寻找130Te的无中微子双β衰变。CUORE低温恒温器能够将0.75吨的探测器冷却到大约10 mK的温度，它是进行实验所必需的关键设备。在格兰萨索夏季研究所的活动期间，我们了解了低温技术，并参与了调试操作。特别是，我们对低温恒温器板由于周围操作硬件而产生的振荡进行了研究。目的是试图确定振动噪声的主要来源。同时，由于温度对测辐射热计非常重要，我们投入使用了一种低温噪声温度计，并将其行为和性能与已经安装在低温恒温器内的其他类型温度计进行了比较。

超导量子干涉器件 （SQUID） 微磁化率仪已广泛用于研究微观尺度材料的磁性能。作为本质平衡器件，它们还可用于微米级样品中核磁共振 （NMR） 的直接 SQUID 检测，或用于亚微米级样品中机械检测 NMR 的 SQUID 读数。在这里，我们演示了一种双重平衡技术，该技术能够在宽带宽上实现 SQUID 微磁化率计的极低残余不平衡。特别是，我们可以在 SQUID 回路内产生高达 1 mT 的交流磁场，频率范围从直流到几 MHz。作为一项应用，我们展示了直接放置在 20 μm SQUID 环顶部的甘油液滴中 1H 自旋的 NMR。

使用过渡边缘传感器 （TES） 进行高效率、低背景和单光子检测，使这种类型的探测器在各种不同类型的应用中具有吸引力。在本文中，我们首次提出了用于任何光粒子搜索 （ALPS） 实验的 TES 的特征，以寻找新的基本超轻粒子。首先，我们描述了 ALPS TES 探测器的设置和主要组件（TES、毫开尔文低温恒温器和 SQUID 读数）及其性能。其次，我们解释了一种用于单光子光谱和非光子背景抑制的专用分析方法。最后，我们报告了广泛的背景测量结果。考虑事件选择，针对 1064 nm 的波长进行优化，我们实现了∼10−3替换为∼50通过选择的光子的效率百分比。得到的总体效率为 23%，暗计数率8.6×10−3s−1.我们观察到热光子的堆积事件是主要的背景成分。

我们报告了用于磁场绝对测量的高灵敏度组合 $^3$He/Cs 磁力计的设计和性能。磁力计依赖于光泵铯磁力计对核自旋极化 $^3$He 气体的自由自旋进动的磁力检测。我们计划在 Paul Scherrer 研究所（瑞士）的实验中部署这种类型的组合磁力计，以寻找超冷中子的永久电偶极矩。在弗里堡大学（瑞士）建造了一个原型磁力计，并在 Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国柏林）进行了测试。我们证明，组合磁力计允许 Cramér-Rao 极限磁场测定，记录时间在 $10\sim 500\text{s}$ 范围内，高于 $500\text{s}$ 的测量值受到外加磁场稳定性的限制。用 $100\text{s}$ 的记录时间，我们能够对 $\approx 1\mu \text{T}$ 的磁场进行绝对测量，标准不确定度为 $\Delta B\sim60$ fT，对应于 $\Delta B/B

我们通过聚焦离子束图案化制造了基于晶界约瑟夫森结的 YBa_2Cu_3O_7 （YBCO） 直流 （dc） 纳米超导量子干涉器件 （nanoSQUIDs）。在磁屏蔽环境中对 4.2\，K 的电传输和噪声特性进行表征，可产生非常小的电感 L 和几 pH 值，以实现优化的器件几何形状。这反过来又导致非常低的磁通噪声值

我们开发了一系列适用于不同应用的 HfTi nanoSQUID 梯度仪。这些基于 Nb 的 nanoSQUID 包含过阻尼超导体-法线导体-超导体 （SNS） 约瑟夫森结，HfTi 作为法向导电势垒。结的横向尺寸约为 200 nm × 200 nm，势垒厚度标称值为 30 nm。为了提高其实际应用，nanoSQUID 使用梯度 SQUID 和反馈回路、梯度变压器和射频滤波器实现。这些器件可以在高达几 mT 的激励场中运行，并且具有非常低的非线性水平。由于环路尺寸小，环路电感低，实现了低至 110 nΦ0/√Hz 的白噪声水平。典型转折频率低于 1 kHz 的 1/f 噪声主要由临界电流波动决定。可以通过应用偏差反转来减少它。在偏置反转的两级磁通锁相环中，在 1 Hz 时实现了 600 nΦ0/√Hz 的噪声水平。

局部现实主义是一种世界观，在这种世界观中，物体的物理属性独立于测量而存在，并且物理影响的传播速度不能超过光速。贝尔定理指出，这种世界观与量子力学的预测不相容，正如贝尔不等式所表达的那样。以前的实验令人信服地支持量子预测。然而，每个实验都需要为局部现实主义解释提供漏洞的假设。在这里，我们报告了一个贝尔测试，它同时填补了这些漏洞中最重要的漏洞。使用经过充分优化的纠缠光子源、快速设置生成和高效的超导探测器，我们观察到了具有高统计显著性的贝尔不等式违规。在局部现实主义下，我们的结果发生的纯统计概率不超过 3.74×10−31，对应于 11.5 标准差效应。

我们使用由纳米级 SQUID （nanoSQUID） 和悬臂扭矩传感器组成的混合磁力计研究单个坡莫合金 （Py） 纳米管 （NT） 中的磁化反转机制。Py NT 固定在 Si 悬臂的尖端并定位，以便将其杂散磁通量最佳耦合到 Nb nanoSQUID 中。因此，我们能够通过动态悬臂磁力测量法测量 NT 的体积磁化强度，并使用 nanoSQUID 测量其杂散磁通量。我们在磁滞中观察到训练效应和温度依赖性，表明存在交换偏差。我们发现低阻塞温度 $T_B = 18 \pm 2$ K，表明存在薄的反铁磁性天然氧化物，这在类似样品上的 X 射线吸收光谱中得到了证实。此外，我们测量了磁滞形状的变化，这是温度和训练增加的函数。这些观察结果表明，薄交换耦合天然氧化物的存在改变了低温下的磁化反转过程。通过悬臂和 nanoSQUID 磁力测量获得的互补信息使我们能够得出结论，在没有交换耦合的情况下，这个反转过程在 NT 的末端成核，并按照理论预测的那样沿其长度传播。

下一代远红外太空天文台将需要高灵敏的探测器，而这只能通过将极低的本征噪声与高光学效率相结合来实现。我们已经测量了超灵敏 TES 辐射热计 （NEP） 在 30--60-\mu\rm m 波段的宽带光学响应，其中辐射通过几个模式的锥形馈角和一个半球形短线耦合到探测器。我们表明这些探测器的光学效率为 60%（TES 辐射热计检测到的功率与通过馈源喇叭传播的总功率之比）。我们发现，借助空间模式滤波技术，可以通过通过馈源喇叭传播的模式来理解测得的光效率。

QCD 轴子是为解决粒子物理学标准模型的强 CP 问题而引入的假设粒子，作为冷暗物质的可能组成部分而受到关注。在轴子情景中，J.E. Moody 和 F. Wilczek 表明，由轴子交换介导的新型宏观远程力作用在电子自旋上，并且这种力可以用有效磁场来描述。在 INFN Laboratori Nazionali di Legnaro 进行的 QUAX-gg_s 实验旨在寻找非极化质源产生的有效场对磁化样品的影响。由于该磁场是宏观的，因此可以通过测量在液氦温度下冷却的顺磁性硅酸钆 （GSO） 晶体的磁化变化来检测。轴子有效磁场感应磁化可以用 SQUID 磁力计检测。通过改变源质量的位置，感应的 GSO 磁化强度在声学频率下被调制。虽然尚未开发完整的 QUAX-g_pg_s 灵敏度，但我们能够在几十赫兹下测量 10^{-17}~T 的磁化强度。凭借这种灵敏度，我们期望进一步提高预测的远程力在 10^{-3} 到 1~m 区间内的耦合上限。

我们报道了在超流体 4He 浴中首次对单个 He2* 准分子进行量热检测。这项工作中使用的探测器是一个能量分辨率为 ~1 eV 的单超导钛过渡边缘传感器 （TES），直接浸入氦浴中。He2* 准分子是在周围的浴槽中使用外部伽马射线源生产的。这些准分子以短寿命单重态或长寿命三重态的形式存在。我们演示了两种状态的检测：在单重态情况下，量热计记录瞬发 15 eV 光子的吸收，在三重态情况下，量热计记录分子与 TES 表面的直接相互作用，该相互作用将 15 eV 的不同部分沉积到衰变时释放到表面。我们还简要讨论了探测器的制造和表征。

我们在基于脉冲管的稀释冰箱中以大约 1~mHz 和 50~kHz 的频率测量了几根低温电缆的电流噪声。我们表明，通过在室温和第 2 脉冲管级之间使用真空绝缘电缆，可以有效地抑制振动引起的噪声。在脉冲管的 1.4~Hz 工作频率下，噪声峰值低于 4 fA，在毫赫兹范围内获得 0.44 fA/\sqrt{Hz} 的白噪声密度。

我们介绍了 DM Radio，这是一种使用可调谐超导集总元件谐振器对轴子暗物质和隐藏光子暗物质的双重搜索。我们讨论了原型 DM 无线电探路者实验，该实验将探测 500 peV （100 kHz）-50 neV （10 MHz） 质量范围内的隐藏光子。我们详细介绍了各种组件的设计：LC 谐振检测器、谐振频率调谐程序、差分 SQUID 读出电路、屏蔽和低温安装结构。我们介绍了探路者实验的现状，并说明了它在更大的实验计划背景下的潜在科学影响。

我们提出了一个由 16 个消磁制冷机组成的并行网络，这些制冷机安装在低温稀释制冷机上，旨在将纳米电子设备冷却至亚毫开尔文温度。为了测量冰箱温度，银丝中电子的热运动——通过点焊热化到其中一个铜核冰箱上——由超导梯度计感应拾取，并被安装在 4 K 的 SQUID 放大。噪声温度计以及其他温度计用于表征系统的性能，找到几 nW/mol 的磁场独立热泄漏，几天的低温时间低于 1 mK，以及 80 mT 最终场中其中一个核级的最低温度 150 microK，接近约 100 μK 的固有 SQUID 噪声。一个捕获核制冷机、热泄漏以及热和 Korringa 链接的系统的简单热模型很好地描述了主要特征，包括相当高的制冷机效率，通常高于 80%。

我们提出了一个更严格的远程轴子介导力的上限，该实验由位于 INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro 的 QUAX-g$_p$_s$ 实验获得。我们通过使用 dc-SQUID 磁力计测量 GSO 磁化强度的变化，研究了顺磁性 GSO 晶体的电子自旋与铅盘的非极化核子之间可能的耦合。这种感应磁化可以解释为由轴子或轴子样粒子 （ALP） 介导的长程自旋依赖性相互作用的影响。相应的耦合强度与违反 CP 项 $g_p^eg_s^^N$ 成正比，即电子和核子的伪标量和标量耦合常数的乘积。之前的上限提高了一个数量级，即 $g_p^eg_s^N/（\hbar c） \le 4.3\times10^{-30}$，在 95% 的置信水平下，交互作用范围 $10^{-3}$ m $

扭矩磁力计是测量金属中磁各向异性和量子振荡的关键方法。为了解析亚毫米级样品中的量子振荡，引入了压电微悬臂。对于具有大费米表面和高回旋加速器质量的强相关金属，在远低于 1 K 的温度和超过 10 T 的磁场下，需要超过 的磁转矩灵敏度。在这里，我们提出了一种新的宽带读出方案，用于在高达 15 T 的磁场和低至 100 mK 的温度下进行压电微悬臂和惠斯通型电阻测量。通过使用两级 SQUID 作为冷惠斯通电桥的零探测器，我们能够在最大磁场下实现 \Delta m = 2\times10^{-14} J/T 的磁矩分辨率，在这个温度和磁场范围内比传统磁力计至少高出一个数量级。使用新生长的 delafossite PdRhO_2 的示例 de Haas-van Alphen 测量来显示我们装置的卓越性能。

我们提出了分数量子霍尔效应的精确测量，其中填充因子 1/3 的分数量子霍尔态中的量子化电阻 $R^{[1/3]}$ 与量子化电阻 $R^{[2]}$（由填充因子 2 处的整数量子霍尔态表示）进行了比较。能够承受低至纳安级电流的低温电流比较器电桥用于直接比较位于两个低温恒温器中的两个基于 GaAs 的器件的两个电阻值。对于比率 $（R^{[1/3]}/6R^{[2]}）$，获得了 $1 - （5.3 \pm 6.3） 10^{-8}$（95% 置信水平）的值。这构成了单粒子系统中整数电阻量子化（以 $h/e^2$ 为单位）和分数充电准粒子系统中分数量子化的最精确比较。虽然与实际计量学无关，但在即将修订的国际单位制的背景下，这种对基础物理学有效性的测试具有重要意义。