中国科学技术大学的吴兰教授在1月29日这天把中国科大团队关于量子传感网络的研究成果给中新社发了通稿。这个由彭新华教授和江敏教授带领的自旋磁共振实验室,靠着他们搞出的硬技术,在暗物质探测灵敏度上干出了一番新动静。 《自然》这本国际顶刊在同一天凌晨刊发了这项突破性研究。它把超灵敏量子传感器分成了5台,把其中4台给放了合肥,1台给放了杭州。通过卫星时间精确同步的方式,团队给它们组了个网。这组网模式有个好处,能极大过滤误报,让探测结果特别靠谱。 地球穿过那些“无形之墙”时,轴子可能跟传感器里的原子核发生极微弱的相互作用。要抓住这种转瞬即逝的信号,就像在沸腾的广场上精准分辨出一片特定雪花落地的声音。为了破解这个难题,研究团队给传感器装上了两件“硬核装备”:第一件是把信号“储存”在接近分钟级的核自旋相干态里,把探测窗口大大拉长;第二件是通过自研的量子放大技术,把微弱信号给增强了100倍。 团队经过两个月的持续观测,虽然没捞到明确的“暗物质墙”穿越信号,不过也取得了关键性进展。他们在广泛的轴子质量范围内,给这个暗物质模型立了个最严的限制标准。其中部分质量区间的限制精度比天文学家用超新星观测的结果高出40倍,这是头一回实验室的探测精度超越了天文观测。《自然》的审稿人觉得这项工作提供了强大工具,还能激发新的研究浪潮。 科研人员介绍说,这个网络化、分布式的思路不光能用来找暗物质,以后还能跟引力波天文台合作。目前团队计划再扩大这个“量子探测网”的覆盖范围。 毕竟浩瀚宇宙里能看见的普通物质只占了4.9%,剩下那26.8%的暗物质就像个隐形邻居,不发光也不跟普通物质互动,却能用引力控制星系运动。轴子作为热门候选者形成的场可能有“宇宙褶皱”般的拓扑缺陷,科学家形象地叫它“暗物质墙”。 按照现在的计划,团队想通过全球组网和空间部署把探测灵敏度再提升4个数量级,让这张网一直往下钻。 这次取得的成果就像攀登了一个新高峰。不过要把这个“捕手”变得更强劲还得靠继续努力。