迈斯纳悬浮铁磁微粒的超低机械阻尼

悬浮纳米颗粒与微粒是实现极度隔离机械系统的极佳候选者，在传感应用与量子物理中具有巨大潜在影响。基于静态场的磁悬浮是一种特别有趣的方法，因其具有完全被动且与低温兼容的独特性质。在此，我们通过实验表明，悬浮于I型超导体上方的微磁体在低频与低温下呈现极低阻尼。在我们的实验中，我们使用带有单个拾波线圈的直流 SQUID（超导量子干涉器件）探测到悬浮铁磁微球的6个刚体机械模式中的5个。测得频率与基于理想迈斯纳效应的有限元模拟相符。对于两个特定模式，我们发现其与基于镜像法的解析预测进一步高度一致。我们测得阻尼时间 $\tau$ 超过 $10^4$ s、品质因数 $Q$ 超过 $10^7$，较基于同一原理的先前实验提升了 $2-3$ 个数量级。除气体碰撞外，我们探究了可能的残余损耗机制，并认为通过进一步努力与优化可实现更长的阻尼时间。我们的结果开辟了通往超灵敏磁机械传感器之路，在磁强计、重力测量以及基础与量子物理中具有潜在应用。