記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，1月29日，中科大自旋磁共振實驗室彭新華教授和江敏教授團隊在《自然》雜志發(fā)表最新研究成果：他們革新核自旋量子精密測量技術(shù)，成功搭建國際首個基于原子核自旋的量子傳感網(wǎng)絡(luò)，連接合肥與杭州，讓暗物質(zhì)探測靈敏度實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為搜尋宇宙“隱形鄰居”提供突破性工具。

在浩瀚宇宙中，我們?nèi)庋劭梢姷暮阈?、行星等普通物質(zhì)，僅占宇宙總質(zhì)量的4.9%。而占比高達26.8%的暗物質(zhì)，就像一位“隱形鄰居”——它不發(fā)光、不與普通物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用，卻能通過引力影響星系運動，是宇宙構(gòu)成的關(guān)鍵部分。

軸子，作為暗物質(zhì)的熱門候選者，其形成的場可能存在“宇宙褶皺”般的拓撲缺陷，被科學(xué)家形象地稱為“暗物質(zhì)墻”。當(dāng)?shù)厍虼┰竭@堵“無形之墻”時，軸子可能與量子傳感器中的原子核發(fā)生極微弱的相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)瞬即逝的信號。要捕捉這個信號，難度堪比在人聲喧嘩的廣場上，精準(zhǔn)分辨出一片特定雪花落地的聲音。

為攻克探測難題，研究團隊給量子傳感器裝上兩件“硬核裝備”：一是將轉(zhuǎn)瞬即逝的信號“儲存”在接近分鐘級的核自旋相干態(tài)中，大幅延長了信號探測窗口；二是通過自研量子放大技術(shù)，將微弱信號增強一百倍，讓“蛛絲馬跡”不再難尋。

更進一步，研究團隊將五臺超靈敏量子傳感器分別部署在合肥與杭州，通過衛(wèi)星時間精確同步，構(gòu)建成分布式探測網(wǎng)絡(luò)。其核心邏輯是“多地比對、協(xié)同驗證”：真實的宇宙信號會在各站點留下時間關(guān)聯(lián)痕跡，而局部干擾噪聲則雜亂無章、無法同步。這種組網(wǎng)模式能極大過濾誤報，極大強化探測結(jié)果的可靠性。

經(jīng)過兩個月的持續(xù)觀測，研究團隊雖未捕捉到明確的“暗物質(zhì)墻”穿越信號，卻取得了關(guān)鍵進展：在廣泛的軸子質(zhì)量范圍內(nèi)，給出了這一暗物質(zhì)模型最嚴(yán)格的限制標(biāo)準(zhǔn)。其中部分質(zhì)量區(qū)間的限制精度，比天文學(xué)家用超新星觀測的結(jié)果高出40倍，首次實現(xiàn)實驗室探測精度超越天文觀測。

研究人員表示，這一突破意味著，人類搜尋暗物質(zhì)的“工具庫”中，又新增了一款更精準(zhǔn)的“量子神器”。本次研究不僅為暗物質(zhì)探測開辟了新路徑，其網(wǎng)絡(luò)化、分布式探測思路，未來還可與引力波天文臺協(xié)同，用于搜尋更多宇宙奧秘。

彭新華說，下一步他們將進一步擴大“量子探測網(wǎng)”的覆蓋范圍，通過全球組網(wǎng)、空間部署等方式，進一步提升暗物質(zhì)探測靈敏度，繼續(xù)向解開暗物質(zhì)之謎發(fā)起沖擊。（記者戴威、何曦悅）