Magnicon产品在伪标量玻色子介导的单极子-偶极子相互作用的约束条件得到改进（Improved constraints on monopole-dipole interaction mediated by pseudo-scalar bosons）的应用

介绍：

          在极高的能量下，对称断裂的特征可以通过假戈德斯通玻色子[1]介导的远程超弱力的存在来突出。特别是，伪玻色子可以是QCD轴子或类轴子粒子（ALP），涉及P和T的违反力强度与准玻色子处的耦合乘积成正比顶点[2]。将伪标量玻色子与基本费米子耦合有两种选择：i）自旋相关的伪标量顶点，ii）标量在非相对论极限中变得自旋无关的顶点。因此，在多极展开，这两个场由“偶极”（伪标量耦合gp）和“单极”（标量耦合gs）矩。对于例如，虚拟轴子的交换——强CP问题的可能解决方案——介导单极偶极力，其中gs与QCD成正比真空角'10−10 ance10−14。在图（1）中，我们报告了费曼图电子之间的gpgs相互作用−和核N介导的本文研究的轴子或ALP。单极-偶极耦合由非极化核介导的极化电子的自旋轴子由势[2]。

图 1：核 N 和核 N 之间标量 - 伪标量耦合的相互作用图

电子 e−。N 是非极化的，在标量顶点与耦合常数 gN 相互作用

          其中λa是轴子的康普顿波长（相互作用范围），g e p和g N s是相互作用的耦合常数，~是简化的普兰克常数，c是真空中的光速，me是电子的质量，σ是泡利自旋矩阵的向量，r和r分别是核子和电子之间的距离和单位向量[1,2,3]。值得注意的是，对于轴子，g e p g N s耦合强度作为其质量ma函数的期望值是[2]，其中mu和md是上下夸克的质量。在保守的Kobayashi-Maskawa模型中，真空角的预测值为10−14，介子-核子σ项为60 MeV[4]，fa是Peccei-Quinn对称性的断裂能量尺度，因此耦合强度应为g e p g N s/（~c）~10−37（ma/1µeV）。如果介质质量足够小（ma.10−5 eV），λa=h/mac&0.1 m是宏观的，并且会产生远程力。近几十年来，在实验室实验中已经做了许多尝试来测量这种自旋物质力。然而，只有少数实验（长度为0.1×20 cm）通过利用不同的方法，例如dc-SQUID和顺磁盐[5]、高精度扭矩天平[6、7、8、9]、原子磁力计[10、11]和储存离子光谱[12]，对电子自旋系统和非极化原子核之间的乘积耦合设置了上限。还提出了新的实验[13、14]，这些实验应该能够达到更好的灵敏度。

          其中µB是玻尔磁子，e是电子电荷。显然，这个场不是真正的磁场，因为相互作用势是由伪标量交换而不是光子交换产生的，所以它不满足麦克斯韦方程。一旦等式。（3）被积分在具有N'O（1023）原子核和ρN核子密度的体积VS的宏观单极源上，由此产生的总有效磁场可以具有可测量的幅度。事实上，这个场在顺磁性材料（探测器）的极化电子上诱导的宏观磁化强度，磁化率χ=O（1），相对于源体积VS的尺寸可以忽略不计，读数为µ0M=χBef。通过方程（4）的直接数值积分计算沿连接源和探测器质心的线的分量Bef 20，µ0是真空的磁导率，如图（2）所示。我们将在第（3）节中看到，低至µ0M'10−17 T的磁化可以用dc-SQUID作为磁力计测量，积分时间为104秒，这足以将的电流上限提高一个数量级。

          本文的计划如下。在第2节中，我们描述了QUAXgpgs装置以及长距离、自旋相关的相互作用对我们可观测到的影响，即有效磁场源在探测器上诱导的磁化。在第3节中，我们讨论了我们的数据分析和我们在本实验装置中获得的结果。结论和提高QUAX-gpgs灵敏度的计划在第4节中给出。

图2：产生的有效磁场Bef的z分量的相对幅度

由直径D=10厘米的圆盘，厚度d=2.5厘米（深灰色矩形）假设

λa=1 cm。积分定义贝夫已在Mathematica 10中进行了数值计算。这

顺磁晶体表示为位于坐标原点的绿色正方形系统。

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