Pr Du Jiangfeng, le professeur Rong Xing, et leurs collègues du Key Laboratory of Micromagnetic Resonance, L'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a défini la contrainte de laboratoire la plus stricte sur l'interaction exotique dépendante du spin et de la vitesse à l'échelle micrométrique. Cette étude a été publiée dans Lettres d'examen physique .

La recherche de la matière noire, énergie noire, et des forces supplémentaires est important pour la compréhension de l'existence de la matière qui représente environ un quart de l'univers, mais peu de progrès ont été accomplis. Il est nécessaire de trouver théoriquement et expérimentalement des particules en dehors du Modèle Standard, un modèle traditionnel pour les particules microscopiques hors matière noire, comme candidats à la matière noire.

L'interaction de spin exotique peut être induite par de nouveaux bosons en dehors du modèle standard, comme les axones, bosons de type axonal, photons sombres et bosons Z. Depuis sa proposition en 1984, une série d'expériences sophistiquées ont été réalisées pour explorer ces interactions de spin exotiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont mené une exploration expérimentale des interactions de spin exotiques dépendantes de la vitesse. Ils ont utilisé le diapason en quartz pour entraîner la source de masse afin d'effectuer un mouvement harmonique simple dans une direction perpendiculaire à la surface du diamant.

Puis, ils ont conçu la séquence expérimentale pour convertir l'interaction exotique à explorer en informations de phase quantique du capteur quantique à spin unique. Cette expérience a donné la limite de laboratoire sur un type d'interaction de spin dépendant de la vitesse à l'échelle micrométrique. La limite à 200 microns est de quatre ordres de grandeur plus stricte que la borne établie dans les résultats précédents basés sur les spectres atomiques du Césium, Ytterbium, et Thallium.

Cette étude, comme un mariage intéressant de techniques de détection quantique et de test d'interactions fondamentales (traditionnellement en physique des particules), fait appel aux physiciens généralistes, et il fournit une approche pour sonder une nouvelle physique au-delà du modèle standard.

L'équipe du professeur Du s'est concentrée sur la recherche de l'interaction statique de spin exotique. En 2018, il a pour la première fois utilisé des défauts de lacunes d'azote dans le diamant comme capteur à un seul spin pour rechercher des interactions de spin exotiques ( Communication Nature ), et ensuite définir la contrainte la plus optimisée à l'époque à l'échelle micrométrique sur l'interaction exotique dépendante du spin avec le capteur à spin unique ( Lettres d'examen physique ), démontrant la capacité du capteur quantique à spin unique fabriqué à partir des centres de lacunes d'azote uniques dans le diamant à explorer de nouveaux phénomènes physiques à l'échelle micro-nano.