Une équipe de recherche a utilisé des capteurs quantiques de spin à semi-conducteurs pour examiner les interactions exotiques dépendantes de la vitesse de spin (SSIVD) à courte distance de force, rapportant ainsi de nouveaux résultats expérimentaux entre les spins électroniques. Leur travail a été publié dans Lettres d’examen physique.
Le modèle standard est un cadre théorique très efficace en physique des particules, décrivant les particules fondamentales et quatre interactions fondamentales. Cependant, le modèle standard ne peut toujours pas expliquer certains faits d’observation importants dans la cosmologie actuelle, comme la matière noire et l’énergie noire.
Certaines théories suggèrent que de nouvelles particules peuvent agir comme des propagateurs, transmettant de nouvelles interactions entre les particules du modèle standard. À l’heure actuelle, il y a un manque de recherche expérimentale sur les nouvelles interactions liées à la vitesse entre spins, en particulier dans la plage relativement petite des distances de force, où la vérification expérimentale est presque inexistante.
Les chercheurs ont conçu une configuration expérimentale équipée de deux diamants. Un ensemble de lacunes d’azote (NV) de haute qualité a été préparé à la surface de chaque diamant par dépôt chimique en phase vapeur. Le spin électronique d’un ensemble NV sert de capteur de spin, tandis que l’autre agit comme source de spin.
Les chercheurs ont recherché de nouveaux effets d’interaction entre le spin des électrons dépendant de la vitesse à l’échelle micrométrique en manipulant de manière cohérente les états quantiques de spin et les vitesses relatives de deux ensembles NV de diamant. Premièrement, ils ont utilisé un capteur de spin pour caractériser l’interaction dipolaire magnétique avec la source de spin comme référence. Ensuite, en modulant la vibration de la source de spin et en effectuant une détection de verrouillage et une analyse orthogonale de phase, ils ont mesuré les SSIVD.
Pour deux nouvelles interactions, les chercheurs ont effectué la première détection expérimentale dans une plage de force inférieure à 1 cm et inférieure à 1 km respectivement, obtenant ainsi des données expérimentales précieuses.
Comme l’a fait remarquer l’éditeur : « Les résultats apportent de nouvelles perspectives à la communauté de la détection quantique pour explorer les interactions fondamentales exploitant les caractéristiques compactes, flexibles et sensibles des spins du solide. »
L’équipe était dirigée par l’académicien Du Jiangfeng et le professeur Rong Xing de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Jiao Man de l’Université du Zhejiang.
Plus d’information:
Yue Huang et al, Nouvelles contraintes sur les interactions exotiques dépendantes de la vitesse de rotation avec des capteurs quantiques à semi-conducteurs, Lettres d’examen physique (2024). DOI : 10.1103/PhysRevLett.132.180801
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine