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

　　據(jù)介紹，實(shí)驗結(jié)果比先前的國際最好水平提升至少5個數(shù)量級，首次突破國際公認(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，多個國家布局一系列國家級甚至世界級暗物質(zhì)探測的實(shí)驗探測計劃，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量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國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)極大地簡化了裝置體積和復(fù)雜度。基于該物理機(jī)制，研究人員設(shè)計出磁場量子放大器，并將這臺自旋放大器與團(tuán)隊已發(fā)展的原子磁力計相結(jié)合，將原子磁力計的磁探測靈敏度提高了100倍。

　　大量理論預(yù)測暗物質(zhì)與原子核會發(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微小磁場——“贗磁場”。利用超靈敏磁場探測裝置可以檢驗這一微小的贗磁場，以此來尋找暗物質(zhì)粒子存在的跡象。彭新華研究組利用自旋放大器來放大暗物質(zhì)產(chǎn)生的“贗磁場”，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量技術(shù)與暗物質(zhì)探測的交叉融合，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)等多個基礎(chǔ)科學(xué)的廣泛興趣。