中国科学技术大学的研究团队在暗物质探测领域取得了突破性进展。该校的彭新华教授与江敏副教授等科研人员,借助量子精密测量技术,成功探测到暗物质诱导的自旋相关相互作用,这一成果显著提升了国际探测界限,幅度超过50倍。这项研究成果已在国际知名学术期刊《物理评论快报》上发表。
宇宙中的物质构成一直是物理学研究的重要课题。目前,人类所能观测到的物质仅占宇宙总质量的5%,剩余的95%则是由暗物质和暗能量构成。由于暗物质粒子不发光、不参与电磁相互作用,因此直接探测暗物质成为一项极具挑战性的任务。
在此次研究中,科研团队聚焦于轴子这一热门假想粒子。他们利用量子精密测量技术,对微弱能级进行了超灵敏测量。通过两个相距60毫米的极化原子系综,团队在“轴子窗口”内探测到了轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。为了实现这一目标,团队不仅设计了精密的磁屏蔽系统,还采用了最优滤波技术,最大限度地提高了轴子信号的信噪比。
通过一系列创新技术,科研团队在“轴子窗口”内给出了迄今为止最强的中子—中子耦合界限,将国际探测水平提升了一大步。美国印第安纳大学伯明顿分校的迈克尔·斯诺教授对此给予了高度评价,认为这项研究的独特之处在于引入了磁放大技术和信号模板两种新技术。
彭新华教授表示,此次研究不仅提升了探测暗物质的可能,还展示了量子精密测量技术的广泛应用前景。例如,在核磁共振精度提升方面,这项技术有望为精准医疗和深海探测等领域带来革命性变化。