移動端


當(dāng)前位置：興旺寶>資訊首頁> 技術(shù)前沿

中國科大利用固態(tài)自旋量子傳感器對新奇自旋相互作用開展實驗檢驗

2024-05-08 08:42:20來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 閱讀量：43 評論

分享：

導(dǎo)讀：標(biāo)準(zhǔn)模型是粒子物理中非常成功的理論框架，描述了基本粒子和四種基本相互作用。但是標(biāo)準(zhǔn)模型仍無法解釋當(dāng)前宇宙天文學(xué)的一些重要觀測事實，例如暗物質(zhì)和暗能量。因此

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、榮星課題組與浙江大學(xué)焦曼研究員合作，利用固態(tài)自旋量子傳感器對兩種速度相關(guān)的新奇自旋相互作用在小尺度給出了當(dāng)下最嚴(yán)格的實驗限定，該成果以“New Constraints on Exotic Spin-Spin-Velocity-Dependent Interactions with Solid-State Quantum Sensors”為題發(fā)表在4月30日的物理評論快報[Phys. Rev. Lett. 132, 180801 (2024)]。
 
　　標(biāo)準(zhǔn)模型是粒子物理中非常成功的理論框架，描述了基本粒子和四種基本相互作用。但是標(biāo)準(zhǔn)模型仍無法解釋當(dāng)前宇宙天文學(xué)的一些重要觀測事實，例如暗物質(zhì)和暗能量。因此理論學(xué)家提出，存在超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子，如軸子、類軸子和Z’玻色子等。這些粒子可能是我們理解宇宙更深層次的關(guān)鍵。理論指出新粒子可以作為傳播子，傳遞標(biāo)準(zhǔn)模型粒子之間的新相互作用，譬如可以誘導(dǎo)出自旋與自旋之間速度相關(guān)的新相互作用。目前國際上對自旋與自旋之間速度相關(guān)的新相互作用的實驗研究比較欠缺，特別是在力程相對較小的范圍內(nèi)，實驗檢驗幾乎沒有。這是因為小力程實驗搜尋的挑戰(zhàn)在于需要在微米尺度同時實現(xiàn)相干調(diào)控自旋量子態(tài)、高精度磁探測以及空間位置精密調(diào)制。
 
　　針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊精心設(shè)計了裝配有兩塊金剛石的實驗裝置。每塊金剛石表面都通過化學(xué)氣相沉積法制備了高品質(zhì)的氮-空位(NV)系綜(如圖a)。其中一塊NV系綜中的電子自旋作為自旋傳感器，而另一塊則作為自旋源。團隊通過相干操控兩塊金剛石NV系綜的自旋量子態(tài)及其相對速度，從而在微米尺度搜尋了電子自旋之間速度相關(guān)的新相互作用效應(yīng)。首先利用自旋傳感器表征其與自旋源之間的磁偶極相互作用作為標(biāo)尺，然后通過調(diào)制自旋源振動，并進行鎖相探測和相位正交分析來測量速度相關(guān)的自旋-自旋新相互作用。對于兩種新相互作用，該團隊分別在小于1厘米和小于1千米的力程范圍內(nèi)實現(xiàn)了國際上首次實驗探測(如圖b，c)，獲取了寶貴的實驗搜尋數(shù)據(jù)。
 
　　審稿人對該工作做出了高度評價：“The results bring new insights to the quantum sensing community to explore fundamental interactions exploiting the compact, flexible, and sensitive features of solid-state spins.”(該實驗利用緊湊、靈活和靈敏的固態(tài)自旋體系探索基本相互作用，為量子傳感領(lǐng)域帶來了新的見解。)
 
　　圖：實驗裝置和實驗結(jié)果。(a)兩塊制備有高品質(zhì)NV系綜的金剛石被用于開展自旋-自旋速度相關(guān)相互作用搜尋。(b,c)對兩種自旋-自旋速度相關(guān)的相互作用的實驗觀測約束。
 
　　中國科學(xué)院微觀磁共振重點實驗室研究生黃越和梁航為該文共同第一作者，杜江峰院士、榮星教授、焦曼研究員為該文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院等資助。(中國科學(xué)院微觀磁共振重點實驗室、物理學(xué)院、中國科學(xué)院量子信息和量子科技創(chuàng)新研究院、科研部)
版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：興旺寶裝備總站”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非興旺寶裝備總站）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
我來評論

昵稱 驗證碼

文明上網(wǎng)，理性發(fā)言。（您還可以輸入200個字符)

所有評論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場無關(guān)

    相關(guān)新聞