In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie National Science Reviewwurde eine Laborsuche nach exotischen spinabhängigen Wechselwirkungen mit einem Ensemble-NV-Diamant-Magnetometer durchgeführt. Neue experimentelle Einschränkungen für zwei Arten exotischer Wechselwirkungen wurden im Mikrometermaßstab festgelegt.
Das Standardmodell der Teilchenphysik kann einige der Beobachtungsphänomene in der aktuellen kosmischen Astronomie nicht erklären, wie etwa dunkle Materie und dunkle Energie. Wissenschaftler glauben, dass es neue Teilchen jenseits des Standardmodells geben könnte, die als Medium für die Ausbreitung einer neuen Art von exotischer spinabhängiger Wechselwirkung dienen könnten.
In den letzten Jahren hat das Forschungsteam den Einsatz von Quantensensoren in Diamanten entwickelt, um die exotischen Wechselwirkungen präzise zu messen, um im Labor nach möglichen neuen Teilchen zu suchen. In dieser Arbeit erweiterten die Forscher von einem einzelnen Quantensensor in Diamant auf Ensemble-Quantensensoren, wodurch die Nachweisempfindlichkeit erheblich verbessert wurde.
Sie führten einen Labortest zu exotischen spinabhängigen Wechselwirkungen zwischen polarisierten Elektronen und unpolarisierten Nukleonen durch und etablierten neue experimentelle Einschränkungen im Mikrometerbereich.
Diese Arbeit demonstrierte die einzigartigen Vorteile und das Potenzial der Diamant-Quantenpräzisionsmesstechnik bei der Erforschung grundlegender physikalischer Probleme, wie z. B. neuer Teilchen und neuer Wechselwirkungen.
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Hang Liang et al, New Constraints on Exotic Spin-Dependent Interactions with an Ensemble-NV-Diamond Magnetometer, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac262