Prof. Du Jiangfeng, Prof. Rong Xing, e seus colegas do Laboratório Chave de Ressonância Micromagnética, A Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) definiu a restrição de laboratório mais rigorosa sobre a interação dependente de rotação e velocidade exótica na escala de micrômetro. Este estudo foi publicado em Cartas de revisão física .

A busca pela matéria escura, energia escura, e forças extras são importantes para a compreensão da existência da matéria que representa cerca de um quarto do universo, mas pouco progresso foi feito. É necessário encontrar teoricamente e experimentalmente partículas fora do Modelo Padrão, um modelo tradicional para partículas microscópicas excluindo matéria escura, como candidatos à matéria escura.

A interação de spin exótico pode ser induzida por novos bósons fora do Modelo Padrão, como axônios, bósons semelhantes a axônios, fótons escuros e bósons Z. Desde sua proposição em 1984, uma série de experimentos sofisticados foi feita para explorar essas interações de spin exóticas.

Neste estudo, os pesquisadores realizaram uma exploração experimental das interações de spin exóticas dependentes da velocidade. Eles usaram o diapasão de quartzo para conduzir a fonte de massa para fazer um movimento harmônico simples em uma direção perpendicular à superfície do diamante.

Então, eles projetaram a sequência experimental para converter a interação exótica a ser explorada nas informações de fase quântica do sensor quântico de spin único. Esse experimento deu ao laboratório o limite de um tipo de interação de spin dependente da velocidade na escala do micrômetro. O limite em 200 mícrons é quatro ordens de magnitude mais restrito do que o limite estabelecido nos resultados anteriores com base nos espectros atômicos de césio, Itérbio, e tálio.

Este estudo, como um casamento interessante de técnicas de detecção quântica e o teste de interações fundamentais (tradicionalmente na física de partículas), é atraente para físicos gerais, e fornece uma abordagem para sondar a nova física além do modelo padrão.

A equipe do Prof. Du tem se concentrado na pesquisa da interação estática de spin exótico. Em 2018, pela primeira vez, ele usou defeitos de vacância de nitrogênio no diamante como um sensor de rotação única para pesquisar interações de rotação exóticas ( Nature Communications ), e, posteriormente, definir a restrição mais otimizada no momento na escala do micrômetro na interação exótica dependente de rotação com o sensor de rotação única ( Cartas de revisão física ), demonstrando a capacidade do sensor quântico de rotação única feito a partir dos centros de vacância de nitrogênio único no diamante para explorar novos fenômenos físicos na escala micro-nano.