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科學家在新奇自旋相互作用研究中取得突破
本報訊?中國科學技術大學杜江峰院士、榮星等人對一類速度相關的新奇自旋相互作用在微米尺度給出了當下最嚴格的實驗限定。該成果6月29日發(fā)表于《物理評論快報》。審稿人認為，這一成果展示了量子測量技術與基礎物理檢驗的聯(lián)姻，對廣大物理學家極具吸引力。
在天文學和物理學中，暗物質及相關物理研究是一個尚待探索且極其重要的研究領域。圍繞這一方向的研究，人類可以對占據(jù)宇宙約1/4的物質存在有更好的了解，并由此可能孕育出一系列重大的基礎科學突破。
粒子物理標準模型，是描述微觀粒子世界的一個非常成功的理論模型。但標準模型中并不包括暗物質，需要從理論和實驗上尋找超出標準模型的粒子作為暗物質的候選者。1984年，科學家提出一種標準模型以外的新奇自旋相互作用，這種相互作用可以由標準模型以外的新玻色子誘導，此后一系列精密的科學實驗被用于探索這些新奇自旋相互作用。
2018年2月，杜江峰團隊在國際上首次提出利用金剛石中氮—空位缺陷作為單自旋傳感器，搜尋新奇自旋相互作用；同年8月，他們基于該單自旋傳感器，搜尋極化自旋之間的新奇相互作用，給出了微米尺度最優(yōu)實驗限定。這些工作均以靜態(tài)的新奇自旋相互作用為研究對象，充分展示了金剛石氮—空位缺陷單自旋量子傳感器在微納尺度對新物理的探索能力。
杜江峰團隊近期開展了一類速度相關的新奇自旋相互作用的實驗探索。他們通過石英音叉帶動質量源在垂直金剛石表面的方向做簡諧運動，并精心設計實驗序列將所要探索的新相互作用，轉化成單自旋量子傳感器的量子相位信息。
該實驗對一類速度相關的新奇自旋相互作用在微米尺度給出了新的實驗限定，在200微米處的限定比以往基于銫、鐿、鉈原子光譜的實驗結果嚴格4個數(shù)量級。（桂運安）
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.010501
《中國科學報》 (2021-07-01 第1版 要聞)
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