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美国国家标准与技术研究所物理学家创造一种新的量子晶体
时间:2021-08-09 09:01:26

美国国家标准与技术研究所(NIST)的物理学家创造了一种新的量子晶体,他们认为可以用它来感知暗物质。 物理学家们通过纠缠一个小型蓝色晶体的机械运动和电子特性来创造这种晶体。纠缠使晶体具有测量电场的量子优势,其灵敏度创下新高,以至于可以增强我们对宇宙的理解。

他们开发的晶体包含150个被困在磁场中的铍离子。这些离子自我排列成一个扁平的二维晶体,直径只有200万分之一米。参与该项目的科学家们认为,这种类型的量子传感器有可能探测到来自暗物质的信号。

暗物质是一种极其重要而又神秘的物质,科学家们一直希望了解更多。理论表明,暗物质可能是亚原子粒子,通过一个弱的电磁场与正常物质相互作用。研究人员认为他们的量子晶体可以在暗物质存在的情况下通过揭示晶体中离子自旋之间的集体变化而移动。

晶体的振动激发可以通过监测这些离子的集体自旋的变化来测量。测量自旋表明振动激发的程度,这被称为位移。该传感器可以测量具有相同振动频率的外部电场,其灵敏度是以前制作的任何原子传感器的十倍以上。

在他们的实验中,研究小组在测试过程中对晶体施加了一个弱电场以激发它。高级论文作者John Bollinger说,离子晶体可以检测到某些暗物质类型,如轴子和隐藏的光子通过弱电场与正常物质互动。暗物质形成背景信号,其振荡频率取决于暗物质粒子的质量。在过去十年中,研究人员利用超导电路寻找该类型的暗物质,被困离子的运动提高了不同频率范围内的敏感程度。

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