Университет науки и технологий Китая (USTC) использует квантовые методы точного измерения для поиска новых взаимодействий, связанных с нарушением четности

Профессор Пэн Синхуа и старший научный сотрудник Цзян Мин, вместе с Ключевой лабораторией микроскопического магнитного резонанса Китайской академии наук, достигли значительных успехов в области квантовых измерений высокой точности и исследования явлений за пределами стандартной модели. Им удалось провести высокочувствительное исследование нарушений паритета во взаимодействиях за пределами стандартной модели с использованием самостоятельно разработанной технологии квантового усилителя спина. Экспериментальные результаты улучшили международные рекорды как минимум на пять порядков, заполнив пробелы в существующих астрономических наблюдениях.

Квантовые датчики, такие как атомные магнетометры и атомные часы, заполнили пробел в обнаружении кандидатов на частицы сверхлегкой темной материи, которые ускользают от высокоэнергетических устройств. Однако из-за чрезвычайно слабых взаимодействий этих новых частиц с частицами внутри стандартной модели существует настоятельная потребность в высокочувствительном квантовом датчике для исследования новой физики за пределами стандартной модели. Группа исследований профессора Пэн Синьхуа разработала технологию усиления квантового спина. В отличие от других резонансных методик, применяемых для поиска новой физики, рубидиевые атомы внутри квантового усилителя спина служат встроенными магнетометрами, что позволяет осуществлять непрерывную поляризацию и измерения на месте для ксеноновых атомов, инертного газа.

Этот эксперимент включает два газовых камеры с атомами: одна использует атомы ксенона в качестве датчиков спина, а другая применяет щелочные металлические атомы рубидия в качестве источника спина. Щелочные металлические атомы в источнике спина поляризуются лазерным накачиванием до примерно 10^14 спинов электронов и поляризуются прерывисто светом накачки, создавая переменное аномальное магнитное поле, которое действует на квантовый датчик спина и далее усиливается и обнаруживается.