Advanced Cold Molecule Electron EDM
在当前最佳极限|d_e| < 1.05 e-27 e cm的几个数量级内测量电子的非零电偶极矩（EDM）将是物理学超出标准模型的指示。ACME合作正在寻找一种电子EDM，通过使用缓慢的低温束在一氧化钍（ThO）的亚稳态H状态下进行电子自旋进动的精确测量。我们讨论了实验的现状。基于在2天的时间内从14小时的运行时间获得的数据集，我们已经实现了1-sigma统计不确定性为1 e-28 e cm/T^（1/2），其中T是以天为单位的运行时间。
2013-07-05 physics.atom-ph
STIRAP preparation of a coherent superposition of ThO $H^3Δ_1$ states for an improved electron EDM measurement
对电子电偶极矩（EDM）的实验研究探索了标准模型之外的新物理。当前最佳EDM限制由ACME协作组[Science \textbf{343}，269（2014）]设定，约束在TeV能量标度违反物理学的时间反演对称性（$T$）。ACME使用光泵浦来制备具有对准电子自旋的ThO $H^3Δ_1$态的相干叠加。由于分子的内部电场的自旋进动进行了测量，以提取EDM。在这里，我们报告了一种改进的方法，通过使用STIRAP制备这种自旋对齐状态的电子。我们证明了$75\pm5\%$的传输效率，代表了下一代EDM实验的信号的显着增益。我们讨论的特殊性，如我们的系统中，实现STIRAP，其中具有大的相空间分布的分子系综转移通过弱分子跃迁有限的激光功率和有限的光学访问。
2016-03-24 hep-ex physics.atom-ph
Electric field dependent g factors of YbOH molecule
本研究计算了YbOH分子第一激发弯曲振动模式最低转动能级的电场依赖g因子，发现l双重态能级间g因子差异小，并确定了差异的主要贡献，对$e$EDM搜索实验的系统效应抑制具有重要意义。
2024-08-05 physics.atom-ph physics.chem-ph
Permanent EDM measurement in Cs using nonlinear magneto-optic rotation
在室温$^{133}$铯原子蒸气室中，利用斩波非线性磁光旋转（NMOR）技术测量了原子中的永久电偶极矩（EDM）。池壁上有石蜡涂层以增加弛豫时间。EDM的特征是拉莫尔旋进频率的偏移，其与E场的应用相关。我们分析了该技术中的误差，并表明，系统误差的主要来源是纵向B场的出现时，E场的应用。这种误差可以通过在两个地面超精细能级上进行测量来消除。使用2.6 kV/cm的电场，我们对$ 2.9 \times 10^{-22} $ e-cm的电子EDM设置上限（$95 \%$置信度）。这一限制可以增加7个数量级-并低于目前最好的实验值-与容易实施的技术改进。
2016-11-07 physics.atom-ph physics.optics
Static Laboratory-Frame Polarization of a Trapped Molecular Ion for CP-Violation Searches
本研究通过静态电场实现重分子离子的极化，为在静态电场中操作量子逻辑分子射频钟提供新方法，以探测CP破坏永久电偶极矩。
2025-11-26 physics.atom-ph quant-ph
Experimental perspectives on the matter-antimatter asymmetry puzzle: developments in electron EDM and antihydrogen experiments
本文回顾了原子与分子实验中电子电偶极矩和反氢光谱测量的最新进展，这些高精度实验为探索物质-反物质不对称性及新物理提供了新视角。
2023-11-10 physics.atom-ph
Improved limit on the $^{225}$Ra electric dipole moment
背景资料：八极形变核，如$^{225}$ Ra的八极形变核，有望放大由核介质中的时间反演和宇称破坏相互作用产生的可观测原子电偶极矩（EDM）。2015年，我们报告了$^{225}$ Ra原子EDM的第一个“原理验证”测量。目的：这项工作报告的第一个几个实验升级，以提高我们的$^{225}$ Ra EDM测量的统计灵敏度的数量级，并评估系统的影响，有助于当前和未来的实验灵敏度水平。方法：激光冷却和捕获的$^{225}$ Ra原子被保持在磁屏蔽环境中心的超高真空室中的两个高压电极之间。我们观察拉莫尔进动在一个均匀的磁场使用核自旋相关的激光散射和寻找一个相移成正比的所施加的电场，这表明存在的EDM。我们的测量技术的主要改进是自旋进动时间的数量级增加，这是通过改进的真空系统和减少陷阱诱导加热。结果如下：我们测量的$^{225}$ Ra原子EDM小于$1.4\times10^{-23}$ $e$ cm（95%置信上限），这是我们以前结果的36倍改进。结论：我们对系统效应的评价表明，这种测量完全受到统计不确定性的限制。结合这种测量技术与计划的实验升级，我们项目的统计灵敏度在$1\times10^{-28}$ $e$厘米级和总系统的不确定性在$4\times10^{-29}$ $e$厘米级。
2016-06-15 nucl-ex physics.atom-ph
Measurement of the Electric Dipole Moment of $^{171}$Yb Atoms in an Optical Dipole Trap
用光学偶极阱（ODT）测量了$^{171}$ Yb $(I=1/2)$原子的永久电偶极矩（EDM）。通过实现同时自旋选择和自旋保持的循环跃迁，实现了具有50 $\%$的自旋检测效率的量子非破坏测量。观察到由于静态E场引起的奇偶混合的系统效应，并且通过在相反方向上使用ODTs的测量之间进行平均来抑制。相干自旋进动时间远大于300 s。EDM确定为$d({\rm^{171}Yb})={\color{black}(-6.8\pm5.1_{\rm stat}\pm1.2_{\rm syst})\times10^{-27}\ e\ \rm cm}$，导致上限为$|d({\rm^{171}Yb})|<{\color{black}1.5\times10^{-26}\ e\ \rm cm}$（$95\%$ C.L.）。这些测量技术可适用于寻找$^{225}$ Ra的EDM。
2022-07-17 nucl-ex physics.atom-ph quant-ph
Prospects for the measurement of the electron electric dipole moment using YbF
我们讨论了在伦敦帝国理工学院正在进行的实验，以测量永久电偶极矩（EDM）的电子使用的YbF分子束。我们描述的测量方法，它使用激光和射频共振技术相结合，以检测在一个强电场的YbF分子的自旋进动。我们特别注意的分析方案，并探讨一些可能的系统性影响，可能模仿EDM信号。最后，我们描述的技术改进，应增加灵敏度超过一个数量级，超过目前的实验限制。
2011-03-08 physics.atom-ph
$\mathcal{P}$,$\mathcal{T}$-odd Faraday rotation on atoms and molecules in intra-cavity absorption spectroscopy as an alternative way to search for the $\mathcal{P}$,$\mathcal{T}$-odd effects in nature
目前对电子电偶极矩（$e$ EDM）的限制是基于电子自旋进动的测量。我们提出了另一种方法--利用腔增强偏振方案结合分子（原子）束穿过腔，观察原子和分子在外加电场中的$\mathcal{P}$，$\mathcal{T}$ -奇法拉第效应。我们对Tl和Pb原子、PbF、YbF、ThO和YbOH的有效电场的计算和对拟议实验的理论模拟表明，目前对$e$ EDM的限制可以提高6-7个数量级。
2019-07-26 physics.atom-ph
Effects of confinement on the permanent electric-dipole moment of Xe atoms in liquid Xe
原子的永久电偶极矩（EDM）的计算为基本粒子标准模型的竞争扩展提供了重要的约束。最近提出的使用液体$^{129}$的实验[M.V.Romalis和M.P.Ledbetter，Phys.Rev.Lett. \textbf{87}，067601（2001）]可以显著地改善对EDM的现有限制。为了解释CP破坏源的实验数据，必须通过电子结构计算将测量的原子EDM与各种模型相互作用联系起来。在这里，我们研究原子EDM的密度依赖性。的分析进行的框架内的细胞模型的液体耦合相对论原子结构计算。我们发现，与孤立的原子相比，液态氢原子的EDM被抑制了约40%。
2004-04-09 cond-mat.other hep-ex physics.atom-ph
Searches for violation of fundamental time reversal and space reflection symmetries in solid state experiments
粒子的电偶极矩（EDM）违反了时间反演（T）和空间反射（P）对称性。最近有人建议使用固态实验研究电子EDM [1，2]。这些实验可以提高灵敏度相比，目前的原子和分子实验的几个数量级。在本文中，我们计算了预期的效果。我们还指出这种实验对核力中的T、P破坏是敏感的，并计算了核Schiff矩的影响。所考虑的化合物含有磁性Gd $^{3+}$离子和氧O $^{2-}$离子。我们证明了T，P奇效应的主要机制与氧的2p电子穿透Gd核有关。这些效应都与晶格的形变有关。
2002-05-07 cond-mat.str-el hep-ph nucl-ex
Quantum Control of Trapped Polyatomic Molecules for eEDM Searches
本研究实现了对囚禁超冷氢氧化钙分子单个量子态的相干控制，演示了电子电偶极矩搜索方法，通过采用近零磁敏的敏感态延长相干时间，为提升时间反演破缺物理的探测灵敏度奠定了基础。
2023-01-20 physics.atom-ph quant-ph
Relativistic many-body analysis of the electric dipole moment enhancement factor of 210Fr and associated properties
相对论耦合团簇（RCC）方法是一种强有力的多体方法，特别是在计算重原子和分子的电子波函数方面，可以用来计算各种原子和分子的性质。一种这样的原子性质是由于在电子EDM搜索中需要的电子EDM引起的原子电偶极矩（EDM）的增强因子（R）。电子的EDM是CP破坏的敏感探针，它的搜索可以提供对标准模型之外的新物理学的见解，以及宇宙学中的开放问题。使用原子的电子EDM搜索需要对R进行理论评估，以提供电子EDM幅度的上限。在这项工作中，我们使用一种改进的RCC方法计算了210 Fr在基态的R，并进行了分析的多体过程中发生的系统。RCC方法允许一个捕获的电磁相互作用和P-和T-违反相互作用的影响，我们的工作开发了这种方法超出了在以前的作品中已经实施。我们还计算了超精细结构常数、电偶极跃迁矩阵元和激发能，以评估R的准确性和我们改进方法的成功性。最后，我们提出了计算R的修正由于Breit相互作用效应，近似量子电动力学（QED）的影响，和一些领先的三重激发项微扰添加，以评估如何显着这些条款有助于结果。我们得到的最终值R = 799，估计误差为3%，这是约11%，小于以前报道的理论计算。
2019-12-06 hep-ph physics.atom-ph
Second-Scale Coherence Measured at the Quantum Projection Noise Limit with Hundreds of Molecular Ions
冷分子为量子信息、冷化学和精密测量提供了一个极好的平台。某些分子对超越标准模型的物理学具有增强的灵敏度，例如电子的电偶极矩（$e$ EDM）。分子离子很容易被捕获，因此对于灵敏度随询问时间变化的精密测量特别有吸引力。在这里，我们展示了一个自旋进动测量与第二尺度的相干性在量子投影噪声（QPN）的限制与数百个被困分子离子，选择他们的灵敏度的$e$ EDM，而不是他们的顺从状态控制和读出。取向分辨共振光解离使我们能够同时测量两个量子态与相反的$e$ EDM灵敏度，达到QPN极限，并充分利用高计数率和长相干。
2020-01-23 physics.atom-ph physics.chem-ph
Constraining CP violating nucleon-nucleon long range interactions in diatomic eEDM searches
该研究利用HfF+分子的电子电偶极矩搜索，对CP破坏的核子-核子长程相互作用给出了地面实验在1 eV-10 keV质量范围的最强约束，并强调多分子独立搜索以获得模型无关界限。
2024-09-19 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Microscopic study of low-lying states in odd-mass nuclei for atomic electric dipole moment searches
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Metrology and Sensing, Sun Yat-Sen University（中山大学广东省量子计量与传感重点实验室）
本研究采用多参考协变密度泛函理论（MR-CDFT）对5种原子电偶极矩搜寻相关的奇质量核低激发态进行微观研究，验证了该理论描述这类核结构的可靠性，为EDM搜寻提供关键输入。
2026-08-25 nucl-ex nucl-th physics.atom-ph
Electric dipole moments of superheavy elements - A case study on copernicium
采用多组态Dirac-Hartree-Fock（MCDHF）方法计算了超重元素钴（Cn，$Z=112$）的原子电偶极矩（EDM）.本文首次计算了Cn的EDM增强因子，其值比Hg的约大一个数量级。增强因子对元素周期表第12族的原子序数$Z$的指数依赖性来自于整个同系物系列$^{69}_{30}$ Zn、$^{111}_{\phantom{1}48}$ Cd、$^{199}_{\phantom{1}80}$ Hg、$^{285}_{112}$ Cn和$^{482}_{162}$ Uhb的EDM。这些结果表明，具有足够大的半衰期的超重元素是EDM搜索的良好候选者。
2016-04-19 nucl-ex nucl-th physics.atom-ph
Reduced Limit on the Permanent Electric Dipole Moment of $^{199}$Hg
本文介绍了中性$^{199}$ Hg原子永久电偶极矩的最新测量结果。将含有富集的$^{199}$ Hg的熔融二氧化硅蒸气室在共同的磁场中排列成叠层。光抽运被用来自旋的原子正交于所施加的磁场，和近共振光的法拉第旋转被观察到确定电场诱导扰动的拉莫尔旋进频率。我们的结果为这个频率偏移是一致的零，我们发现相应的$^{199}$汞EDM $d_{Hg} = (2.20 \pm 2.75_{stat} \pm 1.48_{syst}) \times 10^{-30} e\cdot \text{cm}$。我们使用该结果对$^{199}$ Hg EDM $|d_{Hg}| < 7.4\times 10^{-30} e\cdot \text{cm}$（95\% C.L.）设定了新的上限，将之前的限制提高了4倍。我们还讨论了这一结果的影响，为各种$CP$违反观测，因为它们涉及到超越标准模型的物理理论。
2017-08-17 physics.atom-ph
Demonstration of sensitivity increase in mercury free-spin-precession magnetometers due to laser-based readout for neutron electric dipole moment searches
我们报道了一台基于激光的$^{199}$汞共磁强计，用于寻找中子永久电偶极矩的实验。我们证明了一个超过五倍增加的信噪比在直接比较测量与它的$^{204}$汞放电灯泡为基础的前身。一个改进的数据模型提取的重要系统参数，如程度的吸收和偏振。激光和灯为基础的数据集可以一致地描述的改进模型，允许比较测量使用两种不同的光源，并解释增加磁力计的性能。基于激光的磁强计满足下一代nEDM实验的磁场灵敏度要求。
2018-04-16 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
$\mathcal{P}$, $\mathcal{T}$-odd Faraday rotation in intracavity absorption spectroscopy with molecular beam as a possible way to improve the sensitivity of the search for the time reflection noninvariant effects in nature
目前对违反电子电偶极矩（$e$ EDM）的空间宇称（$\mathcal{P}$）和时间反射不变性（$\mathcal{T}$）的约束是基于使用ThO分子在外部电场中对电子自旋进动的观察。我们提出了另一种方法：观察的$\mathcal{P}$，~ $\mathcal{T}$奇法拉第效应在一个外部电场使用的腔增强偏振计划结合分子束穿过腔。我们对PbF和ThO分子束实验的理论模拟表明，目前对$e$ EDM的约束原则上可以提高几个数量级。
2021-02-09 physics.atom-ph
First Measurement of the Atomic Electric Dipole Moment of $^{225}$Ra
放射性镭-225（$^{225}$ Ra）原子是寻找永久电偶极矩（EDM）的一个有利例子。由于其强大的核八极形变和大原子质量，$^{225}$ Ra对违反时间反演对称性和宇称的核介质中的相互作用特别敏感。我们开发了一种冷原子技术来研究光偶极阱中$^{225}$ Ra原子的自旋进动，并通过完成其原子EDM的首次测量来证明该方法的原理，达到了$|$ $d$（$^{225}$ Ra）$|$ $<$ $5.0\!\times\!10^{-22}$ $e \cdot$ cm的上限（95 $\%$置信度）。
2015-04-29 nucl-ex physics.atom-ph
Hyperfine structure and $K$-doubling in RaOCH$_3$ molecule
本文提出一种计算对称陀螺分子的方法，并将其应用于RaOCH$_3$，计算了其外电场中的超精细结构、$K$-双分裂及对$e$EDM的敏感性，为寻找电子电偶极矩的实验准备与解释提供关键支持。
2025-08-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
A global phase fitting approach for the analysis of $^{129}$Xe electric dipole moment measurements
测量粒子或系统的永久电偶极矩（EDM）的大小提供了一个强有力的工具来测试超越标准模型物理。反磁性$^{129}$双原子由于其在均匀磁场中具有高的核极化率和较长的自旋相干时间而成为EDM实验中最有希望的候选原子之一。通过测量极化的$^{129}$ He和$^{3}$ He的自旋进动频率，在Phys.Rev.Lett. 123，143003（2019）。本文提出了一种基于全局相位拟合（GPF）的$^{3}$ He-$^{129}$超导磁强计信号连续相位发展分析方法。从理论上推导了GPF方法的$^{129}$离散EDM的Cramer-Rao下界，并证明了该方法在不引入新的系统不确定性的情况下获得高的统计灵敏度的好处。GPF方法的鲁棒性与蒙特卡罗研究进行了验证。通过优化分析参数和增加少量用前一种方法无法分析的数据，得到了\[ { d_\mathrm{A} (^{129}\mathrm{Xe})=(1.1 \pm 3.6_\mathrm{(stat)} \pm 2.0_\mathrm{(syst)})\times 10 ^{-28} e~\mathrm{cm}}, \]的结果，并利用该结果推导出了$^{129}$在95% C. L.下的电火花永久放电上限。\[ {|d_\text{A}(^{129}\text{Xe})| < 8.3 \times 10^{-28}~e~\mathrm{cm}…
2021-03-30 physics.atom-ph physics.data-an
Proposed search for an electric-dipole moment using laser-cooled $^{171}$Yb atoms
我们提出了一个实验，寻找一个永久的原子电偶极矩（EDM）使用激光冷却的$^{171}$ Yb原子发射在原子喷泉。用均匀B场作为量子化轴，用Ramsey分离振荡场方法测量原子的塞曼旋进频率。适当偏振的激光束用于在给定的磁性子级中进行制备和检测。EDM的签名是与大E场的应用相关的拉姆齐共振的偏移。精度预计将至少比目前的限制好20倍，因为冷原子束的使用允许应用比蒸汽室大10倍的E场，并且与E场的相互作用时间比热束大200倍。电子束实验中系统误差的主要来源，（E x v/c）运动磁场，由于通过E场区域的上下轨迹之间的速度几乎完全反转而大大减少。
2005-10-11 physics.atom-ph
Searching for axion forces with spin precession in atoms and molecules
本研究提出将原子和分子作为轴子介导的单极-偶极力的量子传感器，论证了原子/分子束电子自旋进动实验的适配性，给出以ACME III为原型的探测策略并探讨了其他实现方案。
2024-08-29 hep-ph physics.atom-ph
Laser-Cooled Polyatomic Molecules for Improved Electron Electric Dipole Moment Searches
对$^{174}$ YbOH的多普勒冷却和西西弗斯冷却进行了研究。这种多原子分子对标准模型之外的物理学具有高灵敏度，代表了未来新T违反物理学的高精度探针的一类新物种。通过西西弗斯冷却，YbOH束的横向温度降低了近两个数量级至$< 600 \, μ$ K，相空间密度增加了$>6$倍。我们开发了一个完整的激光冷却的YbOH的数值模型，并发现与数据非常吻合。我们的项目，激光冷却和磁光捕获的长寿命样品的YbOH分子是触手可及的，这些将允许高灵敏度探针的电偶极矩（EDM）的electron. The方法演示这里很容易推广到其他同位素的YbOH，具有增强的灵敏度，其他违反电磁矩。
2019-10-24 physics.atom-ph
Feasibility of search for nuclear electric dipole moments at ion storage rings
在离子储存环上寻找$β$活性核的电偶极矩（EDM）时，有望获得比$10^{-24} e$ cm高得多的灵敏度。这将是对违反CP问题研究的一个重大进展。
1998-09-11 hep-ph nucl-th physics.acc-ph
The metastable Q $^3Δ_2$ state of ThO: A new resource for the ACME electron EDM search
本文测量了 ThO 分子亚稳态 Q 态的相关性质，证明其长寿命、大电偶极矩和磁矩可用于提高 ACME 实验的统计灵敏度与磁力计精度，并实现 90% 的 STIRAP 转移效率。
2019-11-08 hep-ex physics.atom-ph quant-ph
Frequency-scanning considerations in axionlike dark matter spin-precession experiments
本文分析了类轴子暗物质核磁共振实验中的频率扫描策略，通过合理选择有效横向弛豫时间等实验参数优化参数空间覆盖，以探测或排除特定质量范围内的ALP暗物质。
2023-09-15 hep-ph physics.atom-ph
Theoretical Aspects of Radium-Containing Molecules Amenable to Assembly from Laser-Cooled Atoms for New Physics Searches
我们探讨了下一代电子-电-偶极矩实验的可能性，该实验使用由镭和另一种激光冷却原子组合而成的超冷异源双原子分子。特别是，我们计算了它们的基态结构和它们对奇偶和时间反转（${\cal{P,T}}$）的敏感性，违反了由味道对角电荷奇偶（${\cal{CP}}$）违反产生的物理。在这些物种中，最大的${\cal{P,T}}$违反分子相互作用常数-例如与电子电偶极矩-获得的镭（Ra）和银（Ag）原子的组合。提出了解释这一发现的机制。我们继续讨论的前景，电子EDM搜索使用超冷，组装，光学捕获的RaAg分子，并认为该系统是特别有前途的快速未来的进展，在寻找新的来源的${\cal{CP}}$违反。
2021-11-01 hep-ph physics.atom-ph
Revisiting $^{129}$Xe electric dipole moment measurements applying a new global phase fitting approach
通过测量极化的$^{129}$ He和$^{129}$ He的核磁自旋进动频率，提出了$^{129}$ He原子电偶极矩（EDM）$ d_\mathrm{A} (^{129}\mathrm{Xe})$的一个新上限。123，143003（2019）。在这里，我们提出了一种新的评估方法的基础上的全球相位拟合（GPF）的分析$^{3}$ He-$^{129}$连续相位发展的电磁计信号。从理论上推导了GPF方法的$^{129}$离散EDM的Cramer-Rao下界，并显示了我们的新方法的潜在好处。GPF方法的鲁棒性与蒙特卡罗研究进行了验证。通过优化分析参数和添加以前方法无法分析的数据，我们在揭盲分析中获得了$d_\mathrm{A} (^{129}\mathrm{Xe}) = 1.1 \pm 3.6~\mathrm{(stat)} \pm 2.0~\mathrm{(syst)} \times 10^{-28}~ e~\mathrm{cm}$的结果。对于系统的不确定性分析，我们采用了上述PRL出版物中的所有方法，除了可以使用GPF方法省略的Comagnetometer相位漂移。更新的空结果可以解释为95\ %CL下的$| d_\mathrm{A} (^{129}\mathrm{Xe}) | < 8.3 \times 10^{-28}~e~\mathrm{cm}$的新上限
2020-11-15 nucl-ex physics.atom-ph
Limit on Lorentz-Invariance- and CPT-Violating Neutron Spin Interactions Using a $^3$He-$^{129}$Xe Comagnetometer
我们对$^3$ He和$^{129}$ He核自旋的洛伦兹不变性和CPT破坏耦合进行了搜索，以假定背景场。我们的实验方法是用SQUID探测器测量核自旋极化$^3$ He和$^{129}$ He原子的自由旋进。由于实验室的参考系相对于遥远的恒星旋转，我们寻找一个恒星调制的拉莫尔频率的同位自旋样本。结果得到背景场$\tilde{b}^n_{\bot}< 8.4 \cdot 10^{-34}$ GeV（68 C. L.）的赤道分量的上限。此外，该技术被修改为搜索$^{129}$的电偶极矩（EDM）。
2016-07-22 hep-ph physics.atom-ph
Electronic matrix elements for parity doubling in YbOH molecule
本文引入Hund's case $c$耦合方案下的电子矩阵元，成功重现了YbOH分子的实验能级，并计算了极化随外加电场变化的函数，为提升$e$EDM搜索灵敏度提供了关键理论支持。
2023-10-09 physics.atom-ph physics.chem-ph
