中国科学院刘佳
信用:CC0公共领域
尽管有天体物理学证据证明暗物质的存在，但还没有直接探测到它与标准模型的粒子和场的相互作用
照亮暗物质是在理解宇宙方面取得进展的最大希望，并将提供超越标准模型的对天体物理学、宇宙学和物理学的见解
超轻类轴子粒子(ALP)和暗光子是由粒子物理标准模型之外的理论引入的动机良好的暗物质候选者
然而，用实验室实验直接限制它们的参数空间通常比依靠天体物理观测的间接方法产生的限制要弱
在《自然物理》杂志上发表的一项研究中，教授领导的研究小组
中国科学院中国科学技术大学彭新华教授与
亥姆霍兹研究所的德米特里·布德克首先展示了一种被称为“基于自旋的放大器”的新量子技术，该技术将ALP信号放大了至少两个数量级
基于自旋的放大器技术提供了一种独特的方式来实现超高精度搜索类轴子粒子和暗光子，超出了天体物理观测的范围
类轴子粒子可以在原子核上形成以康普顿频率振荡的奇异磁场
在这项研究中，研究人员使用了一个包含空间重叠的氙-129和铷-87自旋系综的蒸汽室
他们发现氙的核自旋可以作为暗物质产生的奇异磁场的前置放大器，铷磁强计进一步读出放大的信号
他们展示了自旋放大器超越铷磁力计本身光子散粒噪声极限的能力，接近后者的自旋投影噪声极限
这种技术的性能明显优于用核自旋演示的其他磁力计，后者的灵敏度限于几皮特斯拉
基于超灵敏的自旋放大器，研究人员对类轴子粒子和暗光子进行了实验研究
他们在搜索区域没有发现暗物质存在的证据，并探测了轴子-核耦合，其数值低于既定的天体物理约束
尽管否定的结果是没有神秘的轴状粒子和暗光子的迹象，结果证明了桌面实验探索最有可能发现它们的参数空间的实验潜力
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
