記者22日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校彭新華教授研究組與德國(guó)科學(xué)家合作，開發(fā)出一種新型超靈敏量子精密測(cè)量技術(shù)，并用于暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)直接搜尋。

　　據(jù)介紹，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比先前的國(guó)際最好水平提升至少5個(gè)數(shù)量級(jí)，首次突破國(guó)際公認(rèn)最強(qiáng)的宇宙天文學(xué)界限。

　　相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然·物理學(xué)》上。

　　宇宙物質(zhì)組成中的絕大部分為暗物質(zhì)，占比約85%，人類所熟悉的普通物質(zhì)約占15%。為了尋找這些神秘的暗物質(zhì)粒子，多個(gè)國(guó)家布局一系列國(guó)家級(jí)甚至世界級(jí)暗物質(zhì)探測(cè)的實(shí)驗(yàn)探測(cè)計(jì)劃，然而迄今為止還沒有找到暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。

　　彭新華研究組利用氣態(tài)氙和銣原子混合蒸氣室，發(fā)明了具有超高靈敏度的新型核自旋量子測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)際最佳靈敏度的核自旋磁傳感器。相比傳統(tǒng)熱極化方法，新技術(shù)極大地簡(jiǎn)化了裝置體積和復(fù)雜度?；谠撐锢頇C(jī)制，研究人員設(shè)計(jì)出磁場(chǎng)量子放大器，并將這臺(tái)自旋放大器與團(tuán)隊(duì)已發(fā)展的原子磁力計(jì)相結(jié)合，將原子磁力計(jì)的磁探測(cè)靈敏度提高了100倍。

　　大量理論預(yù)測(cè)暗物質(zhì)與原子核會(huì)發(fā)生極微弱的相互作用，這種相互作用相當(dāng)于在原子核自旋上施加一個(gè)微小磁場(chǎng)——“贗磁場(chǎng)”。利用超靈敏磁場(chǎng)探測(cè)裝置可以檢驗(yàn)這一微小的贗磁場(chǎng)，以此來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子存在的跡象。彭新華研究組利用自旋放大器來(lái)放大暗物質(zhì)產(chǎn)生的“贗磁場(chǎng)”，大大提高了暗物質(zhì)的搜尋靈敏度。相比傳統(tǒng)大型暗物質(zhì)科學(xué)裝置，該設(shè)備只需桌面尺寸的空間布局。

　　據(jù)介紹，這一成果充分展示了量子精密測(cè)量技術(shù)與暗物質(zhì)探測(cè)的交叉融合，有望激發(fā)宇宙天文學(xué)、粒子物理學(xué)和原子分子物理學(xué)等多個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)的廣泛興趣。