중국과학기술대학교 Du Jiangfeng(杜江峰) 원사, Rong Xing(榮星) 교수 등은 속도 관련 새로운 스핀 상호작용에 대해 미규모에서 세계에서 가장 엄격한 실험 한계를 제시했다. 해당 연구 성과는 2021년 6월 29일, 국제학술지 “Physical Review Letters”에 게재되었다.

천문학과 물리학에서 암흑물질 및 관련 물리학에 대한 연구는 심층 탐구가 필요한 중요한 연구 분야이다. 해당 분야의 연구를 통해 인간은 우주의 약 4분의 1을 차지하는 물질의 존재를 더 잘 이해할 수 있으며 이로부터 일련의 중대한 기초 과학 성과를 이룰 수 있다. 입자물리학의 표준 모델은 미세 입자 세계를 설명하는 매우 성공적인 이론적 모델이다. 1984년에 표준 모델 이외의 신기한 스핀 상호작용이 제안되었다. 해당 상호작용은 표준 모델 이외의 새로운 보손(boson)에 의해 유도될 수 있다. 2018년 2월, 연구팀은 세계 최초로 다이아몬드 중의 질소-공극 결함을 단일 스핀 센서로 하여 새로운 스핀 상호작용을 탐색하는 방법을 제안하고, 같은 해 8월에 해당 단일 스핀 센서에 기반하여 분극 스핀 사이의 새로운 상호작용을 탐구하여 미규모의 최적 실험 한계를 제시했다. 해당 작업은 모두 정적 새로운 스핀 상호작용을 연구 대상으로 하였으며 다이아몬드 질소-공극 결함 단일 스핀 양자 센서가 미규모에서 새로운 물리학을 탐구하는 능력을 충분히 나타냈다.

연구팀은 최근에 속도 관련 새로운 스핀 상호작용 실험에서 석영 소리굽쇠를 통해 질량 소스를 구동하여 다이아몬드 표면에 수직인 방향으로 단현 운동을 만들고, 실험 순서를 세심하게 설계하여 연구할 새로운 상호작용을 단일 스핀 양자 센서의 양자 위상 정보로 전환했다.

해당 실험은 속도 관련 새로운 스핀 상호작용을 미규모에서 새로운 실험 한계를 제시했다. 200미크론에서의 한계는 세슘, 이테르븀 및 탈륨 원자 스펙트럼을 기반으로 한 기존의 실험 결과보다 4개 수량급 더 엄격하다.

정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202107/t20210701_4796118.shtml