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我国学者成功研制用于搜寻新粒子的单自旋量子传感器

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-01-09 编辑:优美散文

作者:徐海涛来源:新华社发布日期:2018/2/25 21:119336059

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中国学者成功开发了单自旋量子传感器用于寻找新粒子

新华社合肥2月25日电(记者徐海涛)寻找粒子物理标准模型以外的新粒子对新物理探索具有重要意义 记者从中国科技大学了解到,杜江峰院士的团队最近成功开发了一种单电子自旋量子传感器来寻找“轴状子粒子”,将搜索过程扩展到亚微米级。 国际权威学术期刊《自然·通讯》最近公布了这一结果

新粒子的发现可以用来填补目前粒子物理学、天体物理学和宇宙学中的理论缺陷,如粒子质量等级问题、强阴极保护难度、正负物质的不对称以及暗物质和暗能量的物理本质。

近年来,国际学术界开发了一系列精巧的实验装置,用于在20微米的力范围内寻找电子和核子之间的相互作用。 然而,为了在更短的力范围内进行实验研究,它面临着一系列的挑战:如何构建足够小尺寸的传感器?如何设计传感器的几何形状,使电子和原子核充分接近?如何提高传感器的灵敏度以给出有意义的极限?如何有效隔离环境噪声,尤其是不可避免的电磁噪声?

近日,由杜江峰领导的中国科学院微磁共振重点实验室团队,与中国科技大学天文系和国家同步辐射实验室的科研人员合作,提出并实施了一种全新的检测方法,即利用钻石表面附近的NV色心的电子自旋作为传感器,搜索小于20微米范围内的电子-核子相互作用 他们制备了离金刚石表面10纳米以内的NV色心作为探测器,开发了相应的电子设备和量子控制方法,解决了上述一系列制约短程探测的问题。 实验表明,这种新型传感器能够探测的力范围为0.1微米至23微米,这为探索电子-核子相互作用提供了新的观测约束。

据介绍,这种新方法还可以扩展到其他自旋相关的新相互作用的研究,从而提供了使用单自旋量子传感器研究标准模型之外的新物理的可能性,并有望激发人们对宇宙学、天体物理学和高能物理等科学领域的广泛兴趣。 评审者《自然·通讯》高度评价了这项工作,并认为这种新颖的实验方法为直接检测大质量轴类物体打开了一个实验窗口。

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