中國科學(xué)院的研究團(tuán)隊近日取得了重大突破，他們運(yùn)用先進(jìn)的量子精密測量技術(shù)，在難以捉摸的“軸子窗口”內(nèi)，對軸子暗物質(zhì)進(jìn)行了直接搜尋實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)由彭新華教授和江敏副教授領(lǐng)銜，成功將國際探測界限推高了至少50倍。

這項引人注目的研究成果已在11月4日被國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表，并榮獲“編輯推薦”文章的殊榮。同時，該研究也獲得了美國物理學(xué)界的高度評價，印第安納大學(xué)伯明頓分校的Michael Snow教授在一篇專文評述中，特別指出了研究團(tuán)隊引入的磁放大技術(shù)和信號模板兩大創(chuàng)新點(diǎn)，這使得探測靈敏度大幅提升。

粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型雖然經(jīng)受住了無數(shù)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，但它所描述的宇宙僅占觀測宇宙能量密度的5%。軸子，作為暗物質(zhì)的一種熱門候選粒子，被多種超越標(biāo)準(zhǔn)模型的理論所預(yù)言。這類粒子與標(biāo)準(zhǔn)模型粒子的相互作用微弱，卻能引起能級的微小移動。

量子精密測量技術(shù)以其對微弱能級的高靈敏度而著稱，它利用量子相干、關(guān)聯(lián)和糾纏等特性，為暗物質(zhì)搜尋帶來了革命性的變化。此次，研究團(tuán)隊巧妙地利用了兩個相距60毫米的極化129Xe原子系綜，在軸子窗口內(nèi)進(jìn)行了精密的探測。

為了增強(qiáng)探測效果，研究人員在原子系綜中混入了堿金屬，成功實(shí)現(xiàn)了對原子系綜極化矢量信號高達(dá)145倍的放大。同時，他們還設(shè)計了高效的磁屏蔽系統(tǒng)，將經(jīng)典磁場信號的干擾降低了1010倍。這些創(chuàng)新舉措共同構(gòu)建了一個極為靈敏的軸子暗物質(zhì)探測器。

盡管此次實(shí)驗(yàn)未能直接發(fā)現(xiàn)軸子暗物質(zhì)的存在證據(jù)，但研究團(tuán)隊在軸子窗口內(nèi)給出了迄今為止最強(qiáng)的中子-中子耦合界限，這一成果無疑為未來的暗物質(zhì)研究奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。同時，它也展示了量子精密測量技術(shù)在探索未知領(lǐng)域中的巨大潛力。

此次研究的成功不僅是對中國科學(xué)家在暗物質(zhì)探測領(lǐng)域?qū)嵙Φ囊淮斡辛φ故?，也為全球暗物質(zhì)研究提供了新的視角和方法。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，我們有理由期待更多關(guān)于暗物質(zhì)的奧秘被揭開。