天目Tech+中国暗物质探测灵敏度再提升高出国际水平5个数量级中国科学家在暗物质探测领域

中国科学家在暗物质探测领域取得新进展。
近日，中国科学技术大学彭新华教授率团队与海外科学家合作，开发出一种新型超灵敏量子精密测量技术，并用于暗物质的实验直接搜寻，相关论文发表于国际期刊《自然·物理学》（Nature Physics）。

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【天目Tech+中国暗物质探测灵敏度再提升高出国际水平5个数量级】相关论文截图图片来自《自然·物理学》
暗物质，是一种无法被“看见” ，理论上却被测算出大量存在于宇宙中的物质。天文学研究间接表明，暗物质是宇宙中物质的绝大多数组成部分，大约占85% 。
不过，对于暗物质得“真身” ，人们了解尚少，至今人类仍未发现暗物质的身影，而科学家们也从未停止寻找。
为研究神秘的暗物质粒子，各国相关机构先后成立国家级、乃至世界级的暗物质探测计划。
其中，轴子是暗物质的极佳候选粒子。理论上，它与其他物质的相互作用很弱，质量很小，因此要观测到很难。
宇宙中的基本粒子，彼此之间可以相互吸引或排斥，称为“相互作用” 。科学家们发现，轴子-核子具有相互作用，从而可以利用这种相互作用关系，探测寻找暗物质。

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彭新华资料图图片来自中国科学技术大学
为了搜寻暗物质，彭新华团队发明出新型超灵敏量子精密测量技术。这种技术利用了气态氙和铷原子（宏观世界中，氙是一种惰性气体，铷是一种银白色轻金属物质）。
根据论文，这是一种基于核自旋量子测量的技术。具体做法是，使用激光先极化铷原子蒸气，再在气室内部，让铷原子和氙原子进行随机自旋交换碰撞，从而可以把氙原子核自旋进行极化，即可高灵敏地读出氙原子的信号。

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自旋放大器原理图图片来自《自然·物理学》
由此，团队设计出了一台磁场量子放大器——自旋放大器。相比传统大型暗物质科学装置，该仪器设备仅需要桌面尺寸大小的空间。
此前已有大量理论预测，暗物质与原子核会发生极微弱的相互作用，这种相互作用相当于在原子核自旋上施加一个微小磁场，称为赝磁场。
利用超灵敏磁场探测装置可以检验微小的赝磁场，以此来寻找暗物质粒子存在的痕迹。
在实验中，课题组直接搜寻了低能区暗物质，探测参数结果比国际最好水平提升至少5个数量级。
暗物质探测，在科学界中有个找钥匙的说法，即这项工作就像在一栋大楼里找钥匙，找完一个房间，没找到就关上门，再一个房间接一个房间继续找，直到找到这把钥匙为止。
因此，虽然人类暂未发现暗物质的真身，但不断提升的技术，一定会带领我们向着最终答案前进。
来源：天目新闻

天目Tech+中国暗物质探测灵敏度再提升 高出国际水平5个数量级

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