L'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) sta utilizzando tecniche di misurazione della precisione quantistica per cercare nuove interazioni che coinvolgano la violazione della parità

Il professor Peng Xinhua e il ricercatore associato Jiang Min, insieme al Laboratorio chiave di risonanza magnetica microscopica dell’Accademia cinese delle scienze, hanno fatto passi da gigante nel campo della misurazione della precisione quantistica e nello studio di fenomeni oltre i modelli standard. Hanno ottenuto un esame altamente sensibile delle interazioni che violano la parità oltre il modello standard utilizzando la loro tecnologia di amplificazione dello spin quantistico sviluppata autonomamente. I risultati sperimentali hanno migliorato i record internazionali di almeno cinque ordini di grandezza, colmando le lacune nelle osservazioni astronomiche esistenti.

Sensori quantistici come i magnetometri atomici e gli orologi atomici hanno colmato il divario di rilevamento delle particelle candidate di materia oscura ultraleggera che sfuggono ai dispositivi ad alta energia. Tuttavia, a causa delle interazioni estremamente deboli di queste nuove particelle con le particelle all’interno del modello standard, c’è un urgente bisogno di un sensore quantistico ad alta sensibilità per studiare la nuova fisica oltre il modello standard. Il gruppo di ricerca del professor Peng Xinhua ha sviluppato la tecnologia di amplificazione dello spin quantistico. A differenza di altre tecniche di risonanza applicate alla ricerca di nuova fisica, gli atomi di rubidio all’interno dell’amplificatore di spin quantistico fungono da magnetometri incorporati, consentendo la polarizzazione continua e misurazioni in situ degli atomi di xeno, un gas inerte.

Questo esperimento coinvolge due camere a gas atomiche: una che utilizza atomi di xeno come sensori di spin e l'altra che impiega atomi di metalli alcalini di rubidio come fonte di spin. Gli atomi di metalli alcalini nella sorgente di spin sono polarizzati dal pompaggio laser a circa 10^14 spin di elettroni e polarizzati in modo intermittente dalla luce di pompaggio, generando un campo anomalo oscillante alternato che agisce sul sensore di spin quantistico e viene ulteriormente amplificato e rilevato.