华体会-利用量子精密测量技术开展暗物质的桌面式搜寻—新闻—科学网

中国科学手艺年夜学中国科学院微不雅磁共振重点尝试室传授彭新华、副传授江敏等操纵量子周详丈量手艺，在“轴子窗口”内成功展开了轴子暗物资的直接搜索尝试，将国际上的探测边界晋升了最少50倍。研究功效日前颁发在《物理评论快报》，并被选为“编纂保举”文章。

操纵量子周详丈量手艺探测轴子暗物资引诱的自旋彼此感化图。中国科年夜供图

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粒子物理尺度模子自半个世纪前确立以来，已在粒子加快器尝试中承受住了无数次的查验。但是，粒子物理尺度模子所描写的粒子和彼此感化仅占有了不雅测宇宙能量密度的5%。诸多超出尺度模子的理论，例如年夜一统理论、弦理论和超维理论等预言了轴子这类暗物资的热点候选粒子。这类粒子可以与尺度模子粒子彼此感化，引发尺度模子粒子微弱的能级移动。量子周详丈量手艺操纵相关、联系关系和纠缠等特征，可以实现对微弱能级的超活络丈量，并且凡是具有桌面尺寸，为暗物资搜索供给了变化性的手段。

最近几年来，国际权势巨子学术期刊接踵颁发文章指出，一些特定理论模子猜测轴子有可能存在在所谓的“轴子窗口”内。但是，因为轴子暗物资的旌旗灯号极为微弱，极易被情况噪声和经典磁场的干扰旌旗灯号所袒护，是以唯一少数研究团队在这一质量规模展开过尝试搜索。

此次工作中，研究人员奇妙地操纵了两个相距60毫米的极化原子系综，在轴子窗口内探测轴子暗物资引诱的自旋相干彼此感化。因为极化原子系综之间存在经典磁场，构成干扰，研究人员精心设计了磁屏障系统，成功把经典磁场旌旗灯号按捺为一百亿分之一。另外，他们还采取了在引力波探测中普遍利用的最优滤波手艺，以最年夜限度地提高轴子暗物资旌旗灯号的信噪比。

虽然研究人员临时未能发现轴子暗物资存在的直接证据，但他们仍在轴子窗口内给出了迄今为止最强的中子-中子耦合边界，缔造了新的国际最好记载。

研究人员介绍，这一功效不但展现了量子周详丈量手艺在暗物资探测范畴的庞大潜力，也为将来的相干研究奠基了坚实的根本。

印第安纳年夜学伯明顿分校传授Michael Snow撰写了专文评述，称“该工作的怪异亮点在在研究人员立异性地引入了两种新手艺——磁放年夜手艺和旌旗灯号模板，从而将轴子暗物资的探测活络度提高约两个数目级，超出了国际最早进程度。”

相干论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.191801

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