Escudo magnético para buscar la asimetría del electrón exprés
El campo magnético en este dispositivo debe ser tan uniforme como un vidrio: cualquier ondulación mínima borraría la señal. Los ingenieros ensamblaron dos bobinas que se compensan mutuamente el campo en el exterior y las envolvieron en tres capas de placas ferromagnéticas. En el interior se obtuvo un volumen de un metro por cuatro centímetros donde el campo varía menos de una milmillonésima de tesla, como si el nivel del mar no oscilara más que el grosor de un cabello.
Las placas de mu-metal, una aleación que atrae las líneas magnéticas como una esponja absorbe el agua, son desmontables. La más grande pesa 19 kilogramos y dos personas pueden transportarla sin esfuerzo. Lo crucial fue no doblar las placas durante el ensamblaje: una curvatura deja tensión en el metal, que comienza a 'recordar' el campo antiguo. Por eso los soportes están diseñados para que nada se deforme.
Cuando se invierte el campo dentro de las bobinas para eliminar errores, el campo externo apenas escapa. Gracias a esto, los blindajes no se magnetizan y no es necesario desmagnetizarlos tras cada conmutación. El campo residual se mantiene por debajo de una milmillonésima de tesla durante 17 horas, incluso si se conmuta el campo cada 30 segundos.
Resultado: en comparación con el dispositivo anterior, los errores asociados al campo magnético se redujeron aproximadamente en 40 veces. Además, la zona de trabajo es cinco veces más larga y las capas de blindaje son tres en lugar de cinco. Ahora se puede buscar la 'inclinación' del electrón con mucha más confianza.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2608.11439v1
A system of actively-shielded coils and mu-metal shields is devised, constructed and shown to provide the stable and spatially uniform magnetic field needed for the ACME III electron electric dipole moment (eEDM) measurement. Two layers of current-carrying coils, enclosed within three layers of ferromagnetic shields, produce a field that varies by less than 1 nT (10 $$\uG$$) within the 1 m $$\times$$ 4.2 cm $$\times$$ 4.2 cm interior volume in which a beam of ThO molecules are probed as they precess. The demountable shields are constructed from rectangular mu-metal plates. The largest, with a mass of 19 kg and an area of 2.18 m $$\times$$ 0.75 m, is easily carried by two people and just fits within a large available annealing oven. The assembly design facilitates low-stress mounting and handling to suppress changes in the magnetic properties of the mu metal, and also provides modular access to apparatus within the coils for maintenance and upgrades. The nearly static external ambient field is reduced within the shielded precession volume by up to a factor of $$10^5$$. During the magnetic field reversals that ACME uses to suppress systematic uncertainties, the ``actively-shielded'' coil largely cancels out its external fringing field to minimize the magnetization of the mu metal. Even though the shields are only 10 cm outside the coils, shield degaussing after every magnetic field reversal is not required. The non-reversing residual field stays below 1 nT for up to 17 hours when the field is reversed every 30 seconds, for example. The measured performance, compared to the previous generation ACME II apparatus, suggests that the magnetic-field-related systematic uncertainties for ACME III will be smaller by an estimated factor of 40 despite a five times longer precession volume and the use of three magnetic shielding layers rather than five.
El mu-metal es tan sensible a la deformación que incluso un golpe ligero con un martillo puede arruinar sus propiedades magnéticas; por eso las placas se transportan en contenedores especiales y nunca se dejan caer.