中科大：為搜尋暗物質(zhì)提供超靈敏量子精密測量技術(shù)
- 發(fā)布時(shí)間：2021-11-29 08:41:33
- 來源：人民網(wǎng)－人民日報(bào)
中科大發(fā)布新成果
為搜尋暗物質(zhì)提供超靈敏量子精密測量技術(shù)
本報(bào)合肥11月28日電（記者田先進(jìn)）記者近日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉：該校彭新華教授研究組與德國科學(xué)家合作開發(fā)出一種新型超靈敏量子精密測量技術(shù)，用于暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)直接搜尋，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比先前的國際最好水平提升至少5個(gè)數(shù)量級。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于國際期刊《自然·物理學(xué)》。
在宇宙物質(zhì)質(zhì)量組成中暗物質(zhì)約占85%，然而迄今為止還沒有找到暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。彭新華研究組利用氣態(tài)氙和銣原子混合蒸氣室，發(fā)明了具有超高靈敏度的新型核自旋量子測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了新型核自旋磁傳感器。該技術(shù)利用激光先極化銣原子蒸氣，再利用銣與氣態(tài)氙原子的自旋交換碰撞，從而將氙原子的核自旋極化。基于該物理機(jī)制，研究人員設(shè)計(jì)出磁場量子放大器，并將這臺自旋放大器與團(tuán)隊(duì)已發(fā)展的原子磁力計(jì)相結(jié)合，將原子磁力計(jì)的磁探測靈敏度提高了100倍。
理論預(yù)測，暗物質(zhì)與原子核會發(fā)生極微弱的相互作用，這種相互作用相當(dāng)于在原子核自旋上施加一個(gè)微小磁場——“贗磁場”。利用超靈敏磁場探測裝置可以檢驗(yàn)這一微小的“贗磁場”，以此來尋找暗物質(zhì)粒子存在的跡象。彭新華研究組利用自旋放大器來放大暗物質(zhì)產(chǎn)生的“贗磁場”，大大提高了暗物質(zhì)的搜尋靈敏度。相比傳統(tǒng)大型暗物質(zhì)科學(xué)裝置，該設(shè)備只需要桌面尺寸的空間布局。
這一成果充分展示了量子精密測量技術(shù)與暗物質(zhì)探測的交叉融合，有望推動宇宙天文學(xué)、粒子物理學(xué)和原子分子物理學(xué)等多個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。