Prof. Du Jiangfeng, Prof. Rong Xing, y sus colegas del Laboratorio Clave de Resonancia Micromagnética, La Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha establecido la restricción de laboratorio más estricta sobre la interacción exótica dependiente del espín y la velocidad a escala micrométrica. Este estudio fue publicado en Cartas de revisión física .

La búsqueda de la materia oscura energía oscura, y las fuerzas adicionales son importantes para comprender la existencia de la materia que representa aproximadamente una cuarta parte del universo, pero se ha avanzado poco. Es necesario encontrar teórica y experimentalmente partículas fuera del Modelo Estándar, un modelo tradicional para partículas microscópicas que excluyen la materia oscura, como candidatos a la materia oscura.

La interacción de espín exótico puede ser inducida por nuevos bosones fuera del Modelo Estándar, como axones, bosones similares a axones, fotones oscuros y bosones Z. Desde su propuesta en 1984, Se han realizado una serie de experimentos sofisticados para explorar estas exóticas interacciones de espín.

En este estudio, los investigadores llevaron a cabo una exploración experimental de las interacciones de espín exóticas dependientes de la velocidad. Utilizaron el diapasón de cuarzo para impulsar la fuente de masa para hacer un movimiento armónico simple en una dirección perpendicular a la superficie del diamante.

Luego, diseñaron la secuencia experimental para convertir la interacción exótica que se explorará en la información de fase cuántica del sensor cuántico de un solo espín. Este experimento dio el límite de laboratorio en un tipo de interacción de espín dependiente de la velocidad a escala micrométrica. El límite a 200 micrones es cuatro órdenes de magnitud más estricto que el límite establecido en los resultados anteriores basados ​​en los espectros atómicos del cesio, Iterbio, y talio.

Este estudio, como un matrimonio interesante de técnicas de detección cuántica y la prueba de interacciones fundamentales (tradicionalmente en física de partículas), es atractivo para los físicos en general, y proporciona un enfoque para probar nueva física más allá del modelo estándar.

El equipo del Prof. Du se ha centrado en la investigación de la interacción estática de espines exóticos. En 2018, utilizó por primera vez defectos de vacancia de nitrógeno en el diamante como sensor de un solo giro para buscar interacciones de giro exóticas ( Comunicaciones de la naturaleza ), y luego establezca la restricción más optimizada en ese momento en la escala micrométrica en la interacción exótica dependiente del giro con el sensor de un solo giro ( Cartas de revisión física ), demostrando la capacidad del sensor cuántico de un solo espín fabricado a partir de los centros de vacantes de nitrógeno únicos en el diamante para explorar nuevos fenómenos físicos a escala micro-nano.