يمكن للتجارب الجديدة لسرعة الدوران أن تعيد كتابة كتب الفيزياء المدرسية

استخدم الباحثون أجهزة استشعار كمية لاستكشاف تفاعلات جسيمية جديدة عبر مسافات مجهرية، وقدموا اكتشافات مثيرة توسع نطاق النمذجة القياسية في الفيزياء.

قام فريق بحث بقيادة الأكاديمي دو شيانغفنغ والبروفيسور رونغ جينغ من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC)، وهي جزء من الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، بالتعاون مع البروفيسور جياو مان من جامعة تشجيانغ، بتطوير دوران الحالة الصلبة. أجهزة استشعار كمومية لنطاقات القوة الضيقة الجذابة لدراسة التفاعلات المعتمدة على السرعة (SSIVDs). تشير دراستهم إلى نتائج تجريبية جديدة حول التفاعلات بين دوران الإلكترون وتم نشرها رسائل المراجعة البدنية.

النموذج القياسي هو الإطار النظري الأكثر نجاحًا في فيزياء الجسيمات، حيث يصف الجسيمات الأساسية وأربعة تفاعلات أساسية. ومع ذلك، لا يزال النموذج القياسي غير قادر على تفسير بعض الحقائق الرصدية المهمة في علم الكونيات الحالي، مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

تشير بعض النظريات إلى أن الجسيمات الجديدة يمكن أن تعمل بمثابة أجهزة نشر، حيث تنقل تفاعلات جديدة بين جسيمات النموذج القياسي. في الوقت الحالي، هناك ندرة في الأبحاث التجريبية حول التفاعلات الجديدة المتعلقة بالسرعة بين الدوامات، خاصة على مسافات الطاقة الصغيرة نسبيًا، حيث يكاد يكون التحقق التجريبي معدومًا.

النتائج التجريبية للدراسة. الائتمان: دو وآخرون.

الإعداد التجريبي والطريقة

صمم الباحثون نظامًا تجريبيًا مزودًا بماستين. تم إنتاج مجموعة عالية الجودة من النيتروجين الشاغر (NV) على سطح كل ماسة باستخدام ترسيب البخار الكيميائي. يعمل دوران الإلكترون في مجموعة NV كمستشعر دوران، بينما يعمل الآخر كمصدر دوران.

من خلال التلاعب المتماسك بالحالات الكمومية المغزلية والسرعات النسبية لمجموعتين من الألماس NV، بحث الباحثون عن تأثيرات ارتباط جديدة بين دوران الإلكترونات المعتمد على السرعة على مقياس الميكرومتر. أولاً، تم استخدام مستشعر الدوران لتوصيف تفاعلات ثنائي القطب المغناطيسي مع مصدر الدوران. بعد ذلك، من خلال تعديل اهتزاز مصدر الدوران، وإجراء اكتشاف القفل والتحليل المتعامد للطور، قاموا بقياس SSIVDs.

بالنسبة للمتصلين الجديدين، حصل الباحثون على بيانات تجريبية قيمة وأجروا أول اكتشاف تجريبي على نطاق قوة أقل من 1 سم وأقل من 1 كم، على التوالي.

كما أشار المؤلف، “إن النتائج تجلب رؤى جديدة لمجتمع الاستشعار الكمي لاستكشاف التفاعلات الأساسية باستخدام الميزات المدمجة والمرنة والحساسة لدوران الحالة الصلبة.”

المرجع: “قيود جديدة على التفاعلات الجذابة المعتمدة على سرعة الدوران مع أجهزة استشعار الكم ذات الحالة الصلبة” بقلم يو هوانغ وهونغ ليانغ ومان جياو وباي يو وشيانغيو يي وييجين شيه ويي فو كاي وتشانغ كوي دوان ، يا. وانغ، جينغ رونغ وجيانغفنغ دو، 30 أبريل 2024، رسائل المراجعة البدنية.
دوى: 10.1103/PhysRevLett.132.180801