1. Demonstration of sensitivity increase in mercury free-spin-precession magnetometers due to laser-based readout for neutron electric dipole moment searches
- Author
-
Geza Zsigmond, M. Daum, Jacek Zejma, Nathal Severijns, M. Rawlik, Y. Kermaidic, A. Kozela, P. Prashanth, A. Mtchedlishvili, Philipp Schmidt-Wellenburg, Bernhard Lauss, Georg Bison, Florian M. Piegsa, G. Quéméner, Grzegorz Wyszyński, D. Ries, Antoine Weis, H.-C. Koch, D. Rozpedzik, J. Krempel, S. Roccia, Martin Fertl, Malgorzata Kasprzak, B. Franke, Werner Heil, Zoran D. Grujić, M. Horras, G. Ban, D. Rebreyend, S. Komposch, Kazimierz Bodek, Klaus Kirch, Guillaume Pignol, T. Lefort, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen ( LPCC ), Université de Caen Normandie ( UNICAEN ), Normandie Université ( NU ) -Normandie Université ( NU ) -Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen ( ENSICAEN ), Normandie Université ( NU ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie ( LPSC ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology ( Grenoble INP ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière ( CSNSM ), and Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
- Subjects
Nuclear and High Energy Physics ,Physics - Instrumentation and Detectors ,Neutron electric dipole moment ,Atomic Physics (physics.atom-ph) ,Magnetometer ,atomic spectroscopy ,FOS: Physical sciences ,Atomic spectroscopy ,Neutron ,electric dipole moment ,[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,01 natural sciences ,law.invention ,High Energy Physics - Experiment ,Physics - Atomic Physics ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,symbols.namesake ,neutron ,law ,0103 physical sciences ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,[ PHYS.NEXP ] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,Nuclear Experiment (nucl-ex) ,010306 general physics ,Zeeman effect ,Mercury ,Electric dipole moment ,[ PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET ] Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,Instrumentation ,Nuclear Experiment ,Physics ,010308 nuclear & particles physics ,Instrumentation and Detectors (physics.ins-det) ,Laser ,Computational physics ,Magnetic field ,symbols - Abstract
International audience; We report on a laser based $^{199}$Hg co-magnetometer deployed in an experiment searching for a permanent electric dipole moment of the neutron. We demonstrate a more than five times increased signal to-noise-ratio in a direct comparison measurement with its $^{204}$Hg discharge bulb-based predecessor. An improved data model for the extraction of important system parameters such as the degrees of absorption and polarization is derived. Laser- and lamp-based data-sets can be consistently described by the improved model which permits to compare measurements using the two different light sources and to explain the increase in magnetometer performance. The laser-based magnetometer satisfies the magnetic field sensitivity requirements for the next generation nEDM experiments.
- Published
- 2018
- Full Text
- View/download PDF