【48812】【科技日报】量子精细丈量为暗物质搜索供给新手法

  科技日报合肥11月22日电（记者吴长锋）记者22日从中国科学技能大学得悉，该校彭新华教授研讨组与德国科学家合作开发出一种新式超活络量子精细丈量技能，并用于暗物质的试验直接搜索，试验效果比从前的世界最好水平提高至少5个数量级，初次打破世界公认最强的世界天文学边界。相关效果日前在线发表于《天然·物理学》。

  世界物质组成中的绝大部分为暗物质，占到了约85%，咱们所了解的一般物质只占约15%。为了寻觅这些奥秘的暗物质粒子，多个国家布局一系列国家级乃至世界级暗物质勘探的试验勘探方案，但是迄今为止还没找到暗物质存在的直接依据。

  彭新华研讨组使用气态氙和铷原子混合蒸气室，发明晰具有超高活络度的新式核自旋量子丈量技能，完成了世界最佳活络度的核自旋磁传感器。该作业报导了一种全新的自旋扩大效应，其扩大机制彻底不同于以往机制。该技能使用激光先极化铷原子蒸气，再使用铷与气态氙原子的自旋交流磕碰，从而将氙原子的核自旋极化。比较传统热极化办法，新技能使用光极化的办法获得了挨近0.3的自旋极化度，远超过传统办法。传统办法选用对氙原子进行外部勘探，而新技能经过铷原子与氙原子的随机自旋交流磕碰，就可以将氙原子的信号高活络读出，极大地简化了设备体积和复杂度。根据该物理机制，研讨人员规划出磁场量子扩大器，并将这台自旋扩大器与团队已开展的原子磁力计相结合，将原子磁力计的磁勘探活络度提高了100倍。

  很多理论猜测暗物质与原子核会发生极弱小的相互作用，这种相互作用相当于在原子核自旋上施加一个细小磁场——“赝磁场”。使用超活络磁场勘探设备能查验这一细小的赝磁场，以此来寻觅暗物质粒子存在的痕迹。彭新华研讨组使用自旋扩大器来扩大暗物质发生的“赝磁场”，大幅度的提高了暗物质的搜索活络度。比较传统大型暗物质科学设备，该设备只需桌面尺度的空间布局。

  这一效果充沛展现了量子精细丈量技能与暗物质勘探的穿插交融，有望激起世界天文学、粒子物理学和原子分子物理学等多个基础科学的广泛爱好。