中国科学家用量子搜寻暗物质获重要进展 探测精度大幅提升

中国科学家在利用量子技术搜寻暗物质方面取得了重要进展。中国科学技术大学彭新华教授和江敏副教授等人采用量子精密测量技术探测暗物质诱导的自旋相关相互作用，将国际上现有的探测界限提升了50倍以上。这一成果已在《物理评论快报》上发表。

宇宙中可见物质仅占总质量的5%，其余95%为暗物质和暗能量。找到暗物质将带来物理学的重大突破，但暗物质粒子不发光且不参与电磁相互作用，这使得直接观测变得极其困难。轴子是可能构成暗物质的假想粒子之一，中科大科研团队通过量子精密测量技术对微弱能级进行超灵敏测量，利用两个相距60毫米的极化原子系综，在“轴子窗口”内探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。为此，他们设计了磁屏蔽系统，成功将环境经典磁场信号抑制至一百亿分之一，并采用了引力波探测中常用的最优滤波技术，以提高轴子信号的信噪比。

通过一系列创新，该团队在“轴子窗口”内给出了迄今为止最强的中子—中子耦合界限，超越了国际先进水平。美国印第安纳大学伯明顿分校教授迈克尔·斯诺认为，这项研究的独特之处在于引入了磁放大技术和信号模板两种新技术。

彭新华教授表示，研究通过提升探测精度和范围，增加了发现“暗粒子”的可能性。此外，这项技术还具有实际应用价值，如提高核磁共振的精度用于精准医疗或进行更精密的深海探测。