חוקרים סינים השתמשו בחיישני ספין קוונטיים במצב מוצק כדי לחקור אינטראקציות חדשות הקשורות למהירות בין ספינים של אלקטרונים, ומספקים נתונים יקרי ערך ותובנות חדשות על הפיזיקה הבסיסית. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים השתמשו בחיישנים קוונטיים כדי לחקור אינטראקציות חדשות של חלקיקים במרחקים בקנה מידה מיקרו, והציגו ממצאים פורצי דרך המרחיבים את היקף המודל הסטנדרטי בפיזיקה.
צוות מחקר בראשות האקדמיה דו ג'יאנגפנג ופרופסור רונג שינג מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC), חלק מהאקדמיה הסינית למדעים (CAS), בשיתוף פרופסור ג'יאו מאן מאוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג, השתמש ב- מצב חיישני ספין קוונטיים לבחינת אינטראקציות אקזוטיות תלויות ספין-ספין-מהירות (SSIVDs) בטווחי כוח קצרים. המחקר שלהם מדווח על ממצאים ניסיוניים חדשים הנוגעים לאינטראקציות בין ספינים אלקטרונים ופורסם ב מכתבי סקירה פיזית.
המודל הסטנדרטי הוא מסגרת תיאורטית מוצלחת מאוד בפיזיקה של חלקיקים, המתארת חלקיקים בסיסיים וארבע אינטראקציות בסיסיות. עם זאת, המודל הסטנדרטי עדיין לא יכול להסביר כמה עובדות תצפיתיות חשובות בקוסמולוגיה הנוכחית, כמו חומר אפל ואנרגיה אפלה.
כמה תיאוריות מציעות שחלקיקים חדשים יכולים לפעול כמפיצים, לשדר אינטראקציות חדשות בין חלקיקי מודל סטנדרטי. נכון לעכשיו, קיים חוסר במחקר ניסיוני על אינטראקציות חדשות הקשורות למהירות בין ספינים, במיוחד בטווח הקטן יחסית של מרחק הכוח, שבו אימות ניסוי כמעט ואינו קיים.
תוצאות הניסוי של המחקר. קרדיט: Du et al.
הקמה ומתודולוגיה ניסויית
החוקרים תכננו מערך ניסוי מצויד בשני יהלומים. על פני כל יהלום הוכן מכלול חנקן-ריק (NV) איכותי באמצעות שקיעת אדים כימית. ספין האלקטרונים באנסמבל NV אחד משמש כחיישן ספין, בעוד שהשני פועל כמקור ספין.
החוקרים חיפשו השפעות אינטראקציה חדשות בין ספין תלוי מהירות של אלקטרונים בקנה מידה מיקרומטר על ידי מניפולציה קוהרנטית של מצבי הספין הקוונטים והמהירויות היחסיות של שני אנסמבלים NV של יהלומים. ראשית, הם השתמשו בחיישן ספין כדי לאפיין את האינטראקציה הדיפול המגנטי עם מקור הספין כהתייחסות. לאחר מכן, על ידי אפנון הרטט של מקור הספין וביצוע זיהוי נעילה וניתוח אורתוגונלי פאזה, הם מדדו את SSIVDs.
עבור שתי אינטראקציות חדשות, החוקרים ערכו את הזיהוי הניסיוני הראשון בטווח כוח של פחות מ-1 ס"מ ופחות מ-1 ק"מ בהתאמה, והשיגו נתונים ניסויים בעלי ערך.
כפי שציין העורך, "התוצאות מביאות תובנות חדשות לקהילת החישה הקוונטית כדי לחקור אינטראקציות בסיסיות תוך ניצול התכונות הקומפקטיות, הגמישות והרגישות של ספינים במצב מוצק."
