中國(guó)科學(xué)家用量子搜尋暗物質(zhì)獲重要進(jìn)展探測(cè)精度大幅提升

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2024-11-13 10:45:05 環(huán)球網(wǎng)

中國(guó)科學(xué)家在利用量子技術(shù)搜尋暗物質(zhì)方面取得了重要進(jìn)展。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)彭新華教授和江敏副教授等人采用量子精密測(cè)量技術(shù)探測(cè)暗物質(zhì)誘導(dǎo)的自旋相關(guān)相互作用，將國(guó)際上現(xiàn)有的探測(cè)界限提升了50倍以上。這一成果已在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表。

宇宙中可見(jiàn)物質(zhì)僅占總質(zhì)量的5%，其余95%為暗物質(zhì)和暗能量。找到暗物質(zhì)將帶來(lái)物理學(xué)的重大突破，但暗物質(zhì)粒子不發(fā)光且不參與電磁相互作用，這使得直接觀測(cè)變得極其困難。軸子是可能構(gòu)成暗物質(zhì)的假想粒子之一，中科大科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)量子精密測(cè)量技術(shù)對(duì)微弱能級(jí)進(jìn)行超靈敏測(cè)量，利用兩個(gè)相距60毫米的極化原子系綜，在“軸子窗口”內(nèi)探測(cè)軸子暗物質(zhì)誘導(dǎo)的自旋相關(guān)相互作用。為此，他們?cè)O(shè)計(jì)了磁屏蔽系統(tǒng)，成功將環(huán)境經(jīng)典磁場(chǎng)信號(hào)抑制至一百億分之一，并采用了引力波探測(cè)中常用的最優(yōu)濾波技術(shù)，以提高軸子信號(hào)的信噪比。

通過(guò)一系列創(chuàng)新，該團(tuán)隊(duì)在“軸子窗口”內(nèi)給出了迄今為止最強(qiáng)的中子—中子耦合界限，超越了國(guó)際先進(jìn)水平。美國(guó)印第安納大學(xué)伯明頓分校教授邁克爾·斯諾認(rèn)為，這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于引入了磁放大技術(shù)和信號(hào)模板兩種新技術(shù)。

彭新華教授表示，研究通過(guò)提升探測(cè)精度和范圍，增加了發(fā)現(xiàn)“暗粒子”的可能性。此外，這項(xiàng)技術(shù)還具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，如提高核磁共振的精度用于精準(zhǔn)醫(yī)療或進(jìn)行更精密的深海探測(cè)。

(責(zé)任編輯：張小花 TT1000)

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