| 양자정밀측정기술을 이용하여 새로운 상호작용을 검증하는 분야에서 중요한 성과 획득 | ||
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  중국과학기술대학교 중국과학원 미세자기공명중점실험실 Peng Xinhua(彭新華) 연구팀은 독일 Helmholtz Institute의 Dmitry Budker 교수와 공동으로 연구팀이 최근 개발한 양자정밀측정 기술을 이용하여 표준 모델을 초월하는 새로운 상호작용의 초고감도 검증을 달성하였으며 실험 한계는 기존 세계 최고 수준보다 최소 2개 수량급 향상되었다. 관련 연구 성과는 “Search for exotic spin-dependent interactions with a spin-based amplifier”라는 제목으로 국제학술지 “Science Advances”에 온라인으로 게재되었다. Peng Xinhua 연구팀은 최근에 개발한 양자 스핀 증폭기 기술[Nat. Phys. 2021]을 이용하여 측정 대상 자기신호의 2개 수량급 확대를 달성하고, 속도 의존적 새로운 상호작용의 실험적 검증에 사용했다. 물리학자 Dobrescu 등의 예측에 따르면 표준 모델을 초월하는 스핀이 1인 Z' 보손이 존재하여 운동의 질량원과 핵 스핀 사이에서 새로운 상호작용이 전달되고 작용 강도는 질량원의 상대적 속도 및 질량 크기에 정비례한다. 따라서 연구팀은 고밀도 BGO 결정을 사용하여 고속으로 회전시켜 BGO 결정과 스핀 증폭기에서 제논 핵 스핀의 상호작용을 유도했다. 심층 연구 결과, 새로운 상호작용은 원자핵에 교번 진동 자기장을 생성하는 것과 동일한 효과이기 때문에 새로운 상호작용의 측정값은 자기장 측정값으로 변환할 수 있다. 양자 스핀 증폭기 기술은 측정 대상 자기장을 초저잡음으로 증폭할 수 있으므로 새로운 상호작용 검색 감도를 크게 향상시킬 수 있다. 기술적 잡음 간섭의 발생 가능성에 대응하여 연구팀은 새로운 상호작용의 속도 의존 특성을 교묘하게 이용하여 진동 및 고전적 자기장 등 간섭 신호를 효과적으로 제거했다. 실험 결과, 검색 범위에서 새로운 입자의 존재에 대한 증거가 발견되지 않았으며 따라서 새로운 유형의 보존과 원자핵 결합 한계를 보여주었다. 해당 기술은 기존의 세계 최고 한계보다 최저 2개 수량급 향상되었다. 해당 연구 성과는 양자정밀측정기술과 기초물리시험의 유기적 결합을 보여주고, 핵스핀 양자 증폭기를 이용하여 다양한 표준 모델 초월의 새로운 물리학을 연구하는 독특한 장점을 보여주었으며, 우주천문학, 입자물리학, 원자분자물리학 등 다양한 기초 과학의 광범위한 관심을 유발할 전망이다. 정보출처 : http://news.ustc.edu.cn/info/1048/77602.htm |
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