Usando tecnologia quântica para restringir áxions

Usando um amplificador baseado em spin recentemente desenvolvido, cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências continham axions hipotéticos dentro da janela de axion. Pesquisas por axion e partículas semelhantes a axion podem ser a chave para desvendar alguns dos quebra-cabeças mais profundos sobre o nosso Universo, como matéria escura e energia. Algumas hipóteses previram que a massa de áxions provavelmente está dentro da “janela de áxions” bem motivada (0,01 meV-1 meV). No entanto, pesquisas de laboratório existentes e observação astrofísica procuram principalmente os áxions fora da janela do áxion. A troca de áxions entre férmions resulta em uma interação exótica dipolo-dipolo que pode ser detectada por experimentos de laboratório. Neste novo estudo, os cientistas procuraram uma interação exótica dipolo-dipolo entre os spins polarizados de elétrons e nêutrons. Eles usaram uma grande coleção de elétrons polarizados de rubídio-87 e spins nucleares polarizados de Xeon-129 como dois tipos de férmions. O rubídio poderia produzir um sinal incomum nos spins nucleares de Xeon devido à troca de axions. Os spins nucleares polarizados Xeon-129 são então utilizados para procurar o sinal de forma ressonante. Os cientistas demonstraram especificamente como os spins de longa duração do Xeon-129 funcionam como um pré-amplificador quântico, que pode aumentar o sinal exótico por um fator de mais de 40. acoplamento de elétrons para a faixa de massa do axion de 0,03 meV a 1 meV dentro da janela do axion. Prof. PENG Xinhua da USTC, que liderou o estudo, disse: “A pesquisa oferece uma técnica quântica sensível para realizar as buscas indiretas de axion com um amplificador baseado em spin recentemente desenvolvido. Como uma nova implementação, o esquema de amplificador baseado em spin estende as capacidades de medições de spin. Ele pode ser aplicado para pesquisar ressonantemente partículas hipotéticas além do Modelo Padrão, como novos fótons escuros de spin-1.” Referência do periódico: Yuanhong Wang, Haowen Su, et al. Limites de Axions e Partículas Axionlike dentro da Janela Axion Usando um Amplificador Spin-Based. Física Rev. Lett. 129, 051801 – Publicado em 25 de julho de 2022. DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.051801

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