用于探测亚微米范围非标准力的扭摆

我们报告了一种采用扭摆探测亚微米范围非标准力的仪器性能。该扭摆具有较长的扭转周期、对所有振动运动的强磁阻尼以及采用光杠杆的反馈系统，从而实现了高灵敏度。在扭摆实验中，测量期间的距离波动以及绝对距离的确定精度，对于决定扭摆对亚微米范围宏观力的灵敏度至关重要。通过考虑地震运动、倾斜运动、残余角波动和热涨落的影响，我们估计距离波动的均方根振幅为 18 nm。通过测量静电力，我们还估计绝对距离的误差为 13 nm，力的统计误差为 3.4$\times$10$^{-12}$ N。作为这一系统性研究的结果，我们评估了扭摆对非标准力和 Casimir 力的灵敏度。