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中国科学技术大学团队最近构建了全球首个人工操控原子核自旋的量子传感网络,为探测宇宙中“隐形邻居”提供了全新的技术手段1月29日凌晨,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)发表了一项在暗物质探测灵敏度上实现新突破的重大科研成果。该项研究由中国科学技术大学自旋磁共振实验室彭新华教授与江敏教授领衔的团队完成基于城际量子传感网络探测暗物质的示意方案在浩瀚宇宙中,人类用肉眼所能观测到的恒星、行星等常规物质,仅占宇宙总质量的4.9%。而约占26.8%的暗物质,则如同一位“隐形邻居”——它既不发光,也不与普通物质发生电磁相互作用,却能通过引力操控星系的运动轨迹,是构成宇宙不可或缺的核心成分作为暗物质热门候选者的轴子,其生成场中或存在类似“宇宙褶皱”的拓扑缺陷,科学家将其生动称为“暗物质墙”。当地球穿越这堵无形之墙时,轴子可能与量子传感器内原子核发生极其微弱的相互作用,激发出转瞬即逝的信号。要捕捉这一信号,难度几乎等同于在喧闹沸腾的广场上,准确识别出一片特定雪花落地的瞬间声响为破解探测难题,研究团队为量子传感器配备了两项关键装置:其一,利用接近分钟级的核自旋相干态,将转瞬即逝的信号“存储”下来,显著延长了信号探测时间窗口;其二,采用自主研发的量子放大技术,使微弱信号增强一百倍,让原本难以察觉的“蛛丝马迹”变得清晰可辨团队将五台超高灵敏度量子传感器分别置于合肥与杭州,借助卫星实现精准时间同步,搭建起分布式探测网络。(此方案)可显著降低误报率,使探测结果的可信度提升至全新水平经过两个月的连续观测,尽管团队未能探测到明确的“暗物质墙”穿越迹象,但仍取得重要突破:在大范围轴子质量区间内,确立了该暗物质模型迄今最为stringent的约束标准。(注:此处“stringent”为英文专有名词保留原样)某些质量区间内的限制精度较天文学家通过超新星观测获得的结果提升了40倍,首次实现了实验室探测精度超越天文观测水平《自然》审稿人高度评价:“这项工作为粒子物理和天体物理研究提供了强大工具,将激发新的研究浪潮。”(原句保留不变)据科研人员介绍,这项研究不仅为暗物质探测提供了全新途径,其所采用的网络化、分布式探测理念,未来有望与引力波天文台联动,进一步探索宇宙的深层秘密该团队正计划进一步拓展“量子探测网”的覆盖范围,通过全球组网与空间布局等手段,使探测灵敏度实现四个数量级的跃升,推动这一“探测网”不断深入宇宙深空共赴现代化新征程:“一带一路”再启新篇