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新火成功研制用于搜寻新粒子的单自旋量子传感

作者:大时代娱乐2018-02-26

新华新闻社,合肥,合肥,二月(记者徐海涛)正在寻找在粒子物理标准模型的新物理新粒子,这是非常重要的。记者从中国科学技术大学获悉,该校杜江峰院士最近研制成功的单电子自旋量子传感器“轴子”,将扩大搜索范围到亚微米尺度。国际权威学术期刊《自然交流》日前公布了成果。

新粒子的发现可以用来填补当前粒子物理学、天体物理学和宇宙学的理论缺陷,如粒子质量水平、强CP难题、反物质不对称性以及暗物质和暗能量的物理本质。

近年来,新火大时代一系列复杂的实验装置已被国际学术界开发的搜索范围内大于20微米的范围内的电子和核子之间的相互作用。但要在更短的力范围内进行实验研究,我们面临着一系列挑战:如何构建体积小的传感器?如何对传感器的几何设计,电子和核子能充分接近?如何提高传感器的灵敏度,从而给出有意义的极限?如何有效地隔离环境噪声,特别是不可避免的电磁噪声?

近期,杜江峰领导的中科院微观磁共振重点实验室团队与中科大天文学系、国家同步辐射实验室科研人员合作,提出并实现了一种全新的探测方法,即将金刚石近表面NV色心的电子自旋,用作传感器来搜寻小于20微米范围的电子与核子相互作用。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,开发了相应的电子学设备和量子控制方法,解决了上述制约短力程探索的系列难题。实验表明,新传感器可以探索的力程范围是0.1微米到23微米,为电子—核子相互作用的探索提供了新的观测约束。

新火据报道,这种新的方法也可以推广到研究其他自旋相关的新的相互作用,以便使用单自旋量子传感器来研究超出标准模型的新物理,提供了广泛兴趣的可能性,预计将激发宇宙学、天体物理学和高能物理作为一门科学。自然的“通讯评审工作给予了高度评价,认为这种新的实验方法,对高质量的实验类轴子的直接检测打开窗户。

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