中德科學家聯手開發新技術搜尋暗物質

    中新社合肥11月22日電 (記者 吳蘭)記者22日從中國科學技術大學獲悉，該校彭新華教授研究組與德國科學家合作，開發出一種新型超靈敏量子精密測量技術，并用于暗物質的實驗直接搜尋。

    據介紹，實驗結果比先前的國際最好水平提升至少5個數量級，首次突破國際公認最強的宇宙天文學界限。

    相關成果日前在線發表于《自然·物理學》上。

    宇宙物質組成中的絕大部分為暗物質，占比約85%，人類所熟悉的普通物質約占15%。為了尋找這些神秘的暗物質粒子，多個國家布局一系列國家級甚至世界級暗物質探測的實驗探測計劃，然而迄今為止還沒有找到暗物質存在的直接證據。

    彭新華研究組利用氣態氙和銣原子混合蒸氣室，發明了具有超高靈敏度的新型核自旋量子測量技術，實現了國際最佳靈敏度的核自旋磁傳感器。相比傳統熱極化方法，新技術極大地簡化了裝置體積和復雜度。基于該物理機制，研究人員設計出磁場量子放大器，并將這臺自旋放大器與團隊已發展的原子磁力計相結合，將原子磁力計的磁探測靈敏度提高了100倍。

    大量理論預測暗物質與原子核會發生極微弱的相互作用，這種相互作用相當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產生的“贗磁場”，大大提高了暗物質的搜尋靈敏度。相比傳統大型暗物質科學裝置，該設備只需桌面尺寸的空間布局。