記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、榮星等，對(duì)一類速度相關(guān)的新奇自旋相互作用在微米尺度給出了當(dāng)下最嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)限定，該成果發(fā)表在6月29日的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
目前天文學(xué)和物理學(xué)中，暗物質(zhì)及其相關(guān)物理研究是一個(gè)尚待探索的、并且極其重要的研究領(lǐng)域，圍繞這一方向的研究能夠讓我們對(duì)占據(jù)宇宙比分約四分之一的物質(zhì)存在有更好的了解，并由此可能孕育出一系列重大的基礎(chǔ)科學(xué)突破。粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是描述微觀粒子世界的一個(gè)非常成功的理論模型，但是標(biāo)準(zhǔn)模型中并不包括暗物質(zhì)，需要從理論和實(shí)驗(yàn)上尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子作為暗物質(zhì)的候選者。1984年，科學(xué)家提出一種標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新奇自旋相互作用，這種相互作用可以由標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新玻色子誘導(dǎo)，譬如軸子、類軸子、暗光子，Z'玻色子等。此后一系列精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)被用于探索這些新奇自旋相互作用。
此前，杜江峰院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)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來搜尋新奇自旋相互作用，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(shí)驗(yàn)限定。這些工作均以靜態(tài)的新奇自旋相互作用為研究對(duì)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(duì)新物理的探索能力。
在前期工作基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)開展了一類速度相關(guān)的新奇自旋相互作用的實(shí)驗(yàn)探索。他們通過石英音叉帶動(dòng)質(zhì)量源在垂直金剛石表面的方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)序列將所要探索的新相互作用轉(zhuǎn)化成單自旋量子傳感器的量子相位信息。該實(shí)驗(yàn)對(duì)一類速度相關(guān)的新自旋相互作用在微米尺度給出了新的實(shí)驗(yàn)限定，其中在200微米處的限定比以往基于銫、鐿、鉈原子光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)格4個(gè)數(shù)量級(jí)。
審稿人對(duì)該工作做出了高度評(píng)價(jià)：“這篇文章展示了量子測(cè)量技術(shù)與基礎(chǔ)物理檢驗(yàn)的聯(lián)姻，對(duì)廣大物理學(xué)家極具吸引力。”(記者 吳長(zhǎng)鋒)
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