找寻粒子物理标准模型之外的新粒子，对物理新探索十分最重要。记者从中国科学技术大学得知，该校杜江峰院士团队近期顺利研制出用作搜索“类轴子粒子”的单电子自旋量子传感器，将搜索的力程扩展到亚微米尺度。国际权威学术期刊《大自然·通讯》日前公开发表了该成果。

新的粒子的找到，可用作空缺当前粒子物理学、天体物理和宇宙学等方面的理论缺失，例如粒子质量等级问题、强劲CP疑难、正反物质不对称性以及暗物质和亮能量的物理本质。近年来，国际学界发展了一系列精致的实验装置，在20微米以上的力程范围内积极开展了电子与核子相互作用的搜索。

但要在更加较短的力程范围内积极开展实验研究，则面对一系列挑战：如何构筑一个尺寸充足小的传感器？如何设计传感器的几何形状从而容许电子和核子充份相似？如何提高传感器的灵敏度，从而得出有意义的限定版？如何有效地隔绝好环境噪声，特别是在是不可避免的电磁噪声？近期，杜江峰领导的中科院微观磁共振重点实验室团队与中科大天文学系由、国家实时电磁辐射实验室科研人员合作，明确提出并构建了一种全新的观测方法，将要金刚石将近表面NV色心的电子自旋，用于传感器来搜索大于20微米范围的电子与核子相互作用。他们制取了离金刚石表面10纳米以内的NV色心作为探测器，研发了适当的电子学设备和量子掌控方法，解决问题了上述制约较短力程探寻的系列难题。

实验指出，新的传感器可以探寻的力程范围是0.1微米到23微米，为电子—核子相互作用的探寻获取了新的观测约束。据介绍，这新方法也可以推展到其它磁矩涉及的新相互作用的研究，从而为利用单磁矩量子传感器来研究远超过标准模型的新物理获取了可能性，未来将会唤起宇宙学、天体物理和高能物理等多个科学领域的普遍兴趣。

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