記者從中國科學技術大學獲悉，該校彭新華教授、江敏副教授等人利用量子精密測量技術探測暗物質誘導的自旋相關相互作用，將此前國際上的探測界限提升50倍以上。國際知名學術期刊【物理評論快報】日前刊發了該成果。
在我們的世界，日月星輝乃至自然萬物等所有「看得見」的東西，僅占宇宙質素的5%，另外的95%是看不見的暗物質和暗能量。找到暗物質，將會帶來物理學的革命性突破，讓人類更好地理解宇宙。然而暗物質體子不發光、不參與電磁相互作用，無法用任何光學或電磁觀測器材直接「看」到。如何探測到「暗粒子」，是國際物理學研究的重大課題。
軸子是可能構成暗物質的熱門假想粒子之一。近期，利用量子精密測量技術對微弱能階的超靈敏測量，中科大科研團隊巧妙利用兩個相距60毫米的極化原子系綜，在「軸子視窗」內探測軸子暗物質誘導的自旋相關相互作用。為此，科研人員精心設計磁遮蔽系統，成功把環境的經典磁場訊號抑制減弱為一百億分之一，還采用在重力波探測中廣泛套用的最優濾波技術，以最大限度提高軸子訊號的訊噪比。
利用量子精密測量技術探測軸子暗物質誘導的自旋相互作用圖。（科研團隊供圖） 透過一系列創新，科研團隊在「軸子視窗」內給出了迄今為止最強的中子—中子耦合界限，將此前國際上的探測界限提升50倍以上。美國印第安納大學伯明頓分校教授邁克爾·斯諾評論認為，這項研究的獨特亮點在於創新性引入兩種新技術——磁放大技術和訊號樣版，超越了國際先進水平。
「我們的研究透過提升探測精度和範圍，進而提升了尋找到‘暗粒子’的可能。」彭新華教授說。此外，這項研究發展的技術具有遠景的實際套用價值，比如透過提高核磁共振的精度來實作精準醫療，以及開展更為精密的深海探測等。（記者徐海濤、陳諾）
