我国科学家利用量子精密测量技术搜寻暗物质,国际探测界限提升至少50倍
据了解,该研究团队由彭新华教授、江敏副教授等研究人员组成。他们巧妙地利用了两个相距60毫米的极化原子系综,在轴子窗口内探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。为了提高原子系综核自旋的极化度或探测灵敏度,研究团队在原子系综中混入了碱金属,成功实现了对原子系综极化矢量信号高达145倍的放大,构建了一个超灵敏的轴子暗物质探测器。
然而,轴子暗物质的信号极其微弱,极易被环境噪声和经典磁场的干扰信号所掩盖。为了克服这一挑战,研究团队精心设计了磁屏蔽系统,成功将经典磁场信号抑制了1010倍。此外,他们还采用了在引力波探测中广泛应用的最优滤波技术,最大限度地提高了轴子暗物质信号的信噪比。
尽管研究团队暂时未能发现轴子暗物质存在的直接证据,但他们在轴子窗口内给出了迄今为止最强的中子-中子耦合界限,创造了新的国际最佳纪录。这一成果不仅彰显了我国科学家在暗物质探测领域的创新能力和科研实力,也为全球范围内的暗物质研究提供了新的思路和方法。
量子精密测量技术利用相干、关联和纠缠等特性,可以实现对微弱能级的超灵敏测量,为暗物质搜寻提供了变革性的手段。该技术在原子物理、物理光学、电子技术、控制技术等多学科交叉融合的基础上发展而来,是实现超越经典方法测量精度的关键技术之一。
暗物质作为宇宙的重要组成部分,占据了宇宙物质总量的约85%,然而其本质和性质至今仍然是一个未解之谜。科学家们通过多种方式探测暗物质,包括利用对撞机、地下直接探测和空间间接探测等。我国科学家在量子精密测量技术方面的突破,为暗物质探测提供了新的途径和可能。
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