Прорыв в Стандартной модели: ученые обнаружили новые взаимодействия на микроскопических расстояниях
NewsMakerНовые данные о взаимодействиях частиц получены с помощью алмазных квантовых датчиков.
Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) совместно с коллегами из Чжэцзянского университета использовали квантовые датчики для изучения новых взаимодействий частиц на микроскопических расстояниях. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, открывают новые горизонты для Стандартной модели физики.
Стандартная модель - это теоретическая основа, описывающая фундаментальные частицы и четыре основные взаимодействия. Однако она не способна объяснить некоторые важные наблюдательные факты современной космологии, такие как тёмная материя и тёмная энергия.
Некоторые теории предполагают, что новые частицы могут выступать в роли посредников, передающих новые взаимодействия между частицами Стандартной модели. В настоящее время существует нехватка экспериментальных исследований новых взаимодействий, связанных со скоростью между спинами, особенно на малых расстояниях, где экспериментальная проверка практически отсутствует.
Учёные исследовали новые эффекты взаимодействия между спинами электронов, зависящие от скорости, на микрометровом масштабе, манипулируя квантовыми состояниями спинов и относительными скоростями двух алмазных NV-структур. Они использовали спиновый датчик для характеристики магнитного дипольного взаимодействия со спиновым источником, а затем измерили SSIVDs с помощью модуляции вибрации спинового источника и фазового ортогонального анализа.
В результате исследования были получены ценные экспериментальные данные для двух новых взаимодействий на расстояниях менее 1 см и менее 1 км соответственно. Эти результаты открывают новые возможности для квантовых датчиков в изучении фундаментальных взаимодействий, используя компактные, гибкие и чувствительные свойства твердотельных спинов.
Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) совместно с коллегами из Чжэцзянского университета использовали квантовые датчики для изучения новых взаимодействий частиц на микроскопических расстояниях. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, открывают новые горизонты для Стандартной модели физики.
Стандартная модель - это теоретическая основа, описывающая фундаментальные частицы и четыре основные взаимодействия. Однако она не способна объяснить некоторые важные наблюдательные факты современной космологии, такие как тёмная материя и тёмная энергия.
Некоторые теории предполагают, что новые частицы могут выступать в роли посредников, передающих новые взаимодействия между частицами Стандартной модели. В настоящее время существует нехватка экспериментальных исследований новых взаимодействий, связанных со скоростью между спинами, особенно на малых расстояниях, где экспериментальная проверка практически отсутствует.
Новые ограничения на экзотические спин-зависимые взаимодействия
Команда исследователей под руководством академика Ду Цзянфэна и профессора Жун Сина из USTC провела эксперименты с использованием твердотельных спиновых квантовых датчиков для изучения экзотических спин-зависимых взаимодействий (solid-state spin quantum sensors to examine exotic spin-spin-velocity-dependent interactions, SSIVDs) на коротких расстояниях. В экспериментальной установке использовались два алмаза, на поверхности которых методом химического осаждения паров была создана высококачественная структура с азотно-вакансионными центрами (high-quality nitrogen-vacancy, NV). Электронный спин в одном из этих центров служил спиновым датчиком, а в другом - спиновым источником. Учёные исследовали новые эффекты взаимодействия между спинами электронов, зависящие от скорости, на микрометровом масштабе, манипулируя квантовыми состояниями спинов и относительными скоростями двух алмазных NV-структур. Они использовали спиновый датчик для характеристики магнитного дипольного взаимодействия со спиновым источником, а затем измерили SSIVDs с помощью модуляции вибрации спинового источника и фазового ортогонального анализа.
В результате исследования были получены ценные экспериментальные данные для двух новых взаимодействий на расстояниях менее 1 см и менее 1 км соответственно. Эти результаты открывают новые возможности для квантовых датчиков в изучении фундаментальных взаимодействий, используя компактные, гибкие и чувствительные свойства твердотельных спинов.