时间拉回到1月29日,北京那边有个大新闻传来。中国科学技术大学自旋磁共振实验室的彭新华教授和江敏教授团队搞出了一件大事,他们在国际顶级期刊《自然》上发了篇论文,宣告全球首个核自旋量子传感网络正式建成。这事给暗物质探测开辟了一条新路。 咱们都知道宇宙里那些不发光的物质占了大头,差不多26.8%,相比之下咱们看得见的物质才4.9%。这些暗物质就像宇宙的隐形骨架,到处支配着星系的运行。大家一直在琢磨暗物质到底是啥,轴子模型现在挺火,因为它能解释很多问题。轴子形成的那种拓扑缺陷结构,也就是所谓的“暗物质墙”,当地球碰到它的时候就会产生微弱的信号。 可这信号太难找了,强度只有电磁相互作用的百亿分之一,持续时间也不到毫秒,以前的老法子根本抓不住。咱们中国的科学家这回拿出了新招,把量子精密测量技术用上了。他们给传感器搞了两项关键技术:一个是通过动态解耦把原子核自旋的相干时间延长到快一分钟,让信号暂时存进量子态里;另一个是自己研发了量子放大方案,把信号放大了100倍。 更厉害的是他们在合肥和杭州部署了五台高灵敏度的量子传感器,还通过卫星授时做到了微秒级的同步,搭起了一个分布式的网络。这种组网的办法特别管用,能把乱七八糟的环境噪声跟真信号分开,把误报率压到了前所未有的低。 在连续观测了两个月后,虽然没直接抓到“暗物质墙”穿越的事儿,但在0.04到15千赫兹的频段里(这对应轴子的质量范围),他们给出了这个模型迄今为止最严的限制条件。有几个质量区间的限制精度甚至比用超新星看星星的方法高出了40倍,这可是第一次在实验室里超过了天文观测的精度。 《自然》的审稿人都夸这工作是个好工具,能把粒子物理和天体物理连起来,肯定会引来新的研究热潮。这不仅是推进了探测前沿,这种组网的思路还能用到别的地方去。以后要是能把激光干涉引力波天文台这些大装置拉进队伍里搞多波段观测,那咱们探索宇宙的能力就更强了。 从以前只能单点测量到现在组网协同工作,从实验室测试到把天文观测都给比下去了,咱们中国的科研团队在暗物质这块前沿领域又秀了一把自主创新的硬功夫。这也说明咱们在量子传感和基础物理这块交叉领域已经走到了世界前面。 听说团队接下来打算把这个网络扩展到全球去,还想通过往太空中放设备来提升灵敏度。这样就能让咱们对宇宙那些未知的领域探索得更彻底一些了。