【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】6月25日，《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)發(fā)表華中科技大學(xué)國(guó)家精密重力測(cè)量科學(xué)中心羅鵬順教授課題組研究成果“Improved limits on the spin- and velocity-dependent exotic interaction in the micrometer range”。團(tuán)隊(duì)利用高精度微懸臂測(cè)量技術(shù)，在微米尺度下實(shí)現(xiàn)了對(duì)自旋-速度相關(guān)新奇相互作用的高精度探測(cè)，將此類(lèi)相互作用耦合系數(shù)的限制強(qiáng)度較之前國(guó)際最好水平提高約一個(gè)數(shù)量級(jí)。博士生李素敏和張文博為共同第一作者，羅鵬順教授為通訊作者。
粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型成功描述了迄今已被發(fā)現(xiàn)的所有基本粒子和除引力之外的三種基本相互作用，但它還面臨很多未解答的問(wèn)題，如暗物質(zhì)、暗能量、正反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)、以及與引力如何統(tǒng)一等問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決可能需要擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)模型或發(fā)展新的理論，由此會(huì)引入一些新的基本粒子和新相互作用。實(shí)驗(yàn)探測(cè)這類(lèi)新奇相互作用對(duì)于探測(cè)暗物質(zhì)與尋找超越標(biāo)準(zhǔn)模型新物理具有重要意義。
團(tuán)隊(duì)針對(duì)自旋-速度相關(guān)的新奇相互作用，采用末端粘接金球的微懸臂作為微弱力傳感器，結(jié)合自主研發(fā)的光纖干涉儀，成功實(shí)現(xiàn)了飛牛頓量級(jí)的微弱力測(cè)量。通過(guò)獨(dú)特設(shè)計(jì)的周期自旋調(diào)制結(jié)構(gòu)和相位敏感的正交解調(diào)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的空間調(diào)制與速度調(diào)制，從而攻克了將目標(biāo)信號(hào)從背景干擾中高效分離的難題，有效提高了實(shí)驗(yàn)的探測(cè)精度。相比團(tuán)隊(duì)2020年取得的成果[Constraints on the Velocity and Spin Dependent Exotic Interaction at the Micrometer Range，Phys. Rev. Lett. 124, 161801(2020)]，本研究在新型高穩(wěn)定原子力顯微鏡、高電子自旋數(shù)調(diào)制結(jié)構(gòu)、信號(hào)解調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破，最終在2.1微米作用程處，將測(cè)量精度較團(tuán)隊(duì)2020年水平提升約48倍，將之前國(guó)際最好水平提升約一個(gè)量級(jí)，在0.05-10微米作用程內(nèi)，給出了對(duì)該相互作用迄今最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)限制。
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