중국 연구자들은 고체 양자 센서를 사용하여 전자 스핀 간의 새로운 속도 관련 상호 작용을 연구하여 기본 물리학에 대한 귀중한 데이터와 새로운 통찰력을 제공했습니다. 신용: SciTechDaily.com

연구자들은 양자 센서를 사용하여 매우 작은 거리에서 새로운 분자 상호 작용을 탐색하여 물리학 표준 모델의 범위를 확장하는 획기적인 결과를 제공했습니다.

중국과학원(CAS) 산하 중국과기대(USTC) 두장펑(Du Jiangfeng) 학자와 롱 싱(Rong Xing) 교수가 이끄는 연구팀은 저장대학교(Zhejiang University) Jiao Man 교수와 공동으로 고체 상태를 사용했다. 짧은 출력 범위에서 회전 속도(SSIVD)에 따른 종속적 상호 작용을 조사하기 위한 스핀 양자 센서. 그들의 연구는 전자 스핀 사이의 상호 작용과 관련된 새로운 실험 결과를 보고했으며 실제 검토 편지.

표준 모델은 기본 입자와 네 가지 기본 상호 작용을 설명하는 입자 물리학의 매우 성공적인 이론적 틀입니다. 그러나 표준모델은 여전히 ​​암흑물질이나 암흑에너지와 같은 현재 우주론의 일부 중요한 관측 사실을 설명할 수 없습니다.

일부 이론에서는 새로운 입자가 확산 장치 역할을 하여 표준 모델 입자 간의 새로운 상호 작용을 전달할 수 있다고 제안합니다. 현재, 특히 실험적 검증이 거의 존재하지 않는 상대적으로 작은 힘-거리 범위에서 사이클 간의 새로운 속도 관련 상호 작용에 대한 실험적 연구가 부족합니다.

연구의 실험 결과. 신용: Du et al.

실험 설정 및 방법론

연구진은 두 개의 다이아몬드가 장착된 실험 장치를 설계했습니다. 화학 기상 증착을 사용하여 각 다이아몬드의 표면에 고품질의 질소 공극 배열을 준비했습니다. 질소 결손의 한 그룹에 있는 전자 스핀은 스핀 센서 역할을 하고, 다른 그룹은 스핀 소스 역할을 합니다.

연구진은 두 개의 다이아몬드 NV 클러스터의 스핀 양자 상태와 상대 속도를 일관되게 조작하여 마이크로미터 규모의 속도 의존 전자 스핀 사이의 새로운 상호 작용 효과를 검색했습니다. 첫째, 그들은 스핀 센서를 사용하여 기준으로 스핀 소스와 자기 쌍극자의 상호 작용을 특성화했습니다. 다음으로 스핀 소스의 진동을 변조하고 잠금 감지 및 직교 위상 분석을 수행하여 SSIVD를 측정했습니다.

두 가지 새로운 반응에 대해 연구진은 각각 1cm 미만과 1km 미만의 힘 범위에서 최초의 실험적 감지를 수행하여 귀중한 실험 데이터를 얻었습니다.

편집자는 “이 결과는 고체 상태의 작고 유연하며 스핀에 민감한 기능을 활용하여 근본적인 상호 작용을 탐색하기 위한 양자 감지 커뮤니티에 새로운 통찰력을 제공합니다.”라고 말했습니다.

참고 자료: Yue Huang, Hang Liang, Man Jiao, Pei Yu, Xiang Yu Yi, Yi Jin Xie, Yi Fu Cai, Zhang Kuiduan 및 “고체 양자 센서와의 스핀 및 속도 의존적 ​​이국적인 상호 작용에 대한 새로운 제약” Ya ​Wang, Xingrong 및 Jiangfeng Du, 2024년 4월 30일. 자료 검토 편지.
도이: 10.1103/PhysRevLett.132.180801