中国科学技能大学中国科学院微观磁共振要点试验室教授彭新华、副教授江敏等使用量子精细丈量技能，在“轴子窗口”内成功展开了轴子暗物质的直接搜索试验，将世界上的勘探边界提升了至少50倍。研讨效果日前发表于《物理谈论快报》，并被选为“修改引荐”文章。

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粒子物理规范模型自半个世纪前建立以来，已在粒子加速器试验中饱尝住了无数次的查验。但是，粒子物理规范模型所描绘的粒子和相互作用仅占有了观测世界能量密度的5%。许多逾越规范模型的理论，例如大一统理论、弦理论以及超维理论等预言了轴子这种暗物质的抢手候选粒子。这类粒子能够与规范模型粒子相互作用，引起规范模型粒子弱小的能级移动。量子精细丈量技能使用相干、相关和羁绊等特性，能够完成对弱小能级的超活络丈量，并且一般具有桌面尺度，为暗物质搜索供给了革新性的手法。

近年来，世界威望学术期刊相继发表文章指出，一些特定理论模型猜测轴子有或许存在于所谓的“轴子窗口”内。但是，因为轴子暗物质的信号极端弱小，极易被环境噪声和经典磁场的搅扰信号所掩盖，因而仅有少量研讨团队在这一质量范围展开过试验搜索。

此次作业中，研讨人员奇妙地使用了两个相距60毫米的极化原子系综，在轴子窗口内勘探轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。因为极化原子系综之间存在经典磁场，构成搅扰，研讨人员精心设计了磁屏蔽体系，成功把经典磁场信号抑制为一百亿分之一。此外，他们还采用了在引力波勘探中广泛应用的最优滤波技能，以最大极限地进步轴子暗物质信号的信噪比。

虽然研讨人员暂时未能发现轴子暗物质存在的直接依据，但他们仍在轴子窗口内给出了迄今为止最强的中子-中子耦合边界，发明了新的世界最佳纪录。

研讨人员介绍，这一效果不只展现了量子精细丈量技能在暗物质勘探范畴的巨大潜力，也为未来的相关研讨奠定了坚实的根底。

印第安纳大学伯明顿分校教授Michael Snow撰写了专文评述，称“该作业的共同亮点在于研讨人员立异性地引入了两种新技能——磁扩大技能和信号模板，从而将轴子暗物质的勘探活络度进步约两个数量级，逾越了世界最先进水平。”。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.191801。

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(责任编辑：社会)