暗物质探测灵敏度再攀高峰

记者1月29日从中国科学技术大学了解到，该校自旋磁共振实验室彭新华教授和江敏教授团队在《自然》杂志发表突破性研究成果：团队革新核自旋量子精密测量技术，成功搭建国际首个基于原子核自旋的量子传感网络。这张连接合肥与杭州的“量子探测网”，如同布下的宇宙信号“监听系统”，让暗物质探测灵敏度实现质的飞跃，为解开这一宇宙之谜提供了全新路径。

彭新华、江敏团队合影

宇宙“隐形巨头”：暗物质为何难寻？

在浩瀚宇宙中，我们肉眼可见的恒星、行星等普通物质，仅占宇宙总质量的4.9%。而占比高达26.8%的暗物质，就像一位“隐形邻居”——它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力影响星系运动，是宇宙构成的关键部分。

轴子，作为暗物质的热门候选者，其形成的场可能存在“宇宙褶皱”般的拓扑缺陷，被科学家形象地称为“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中的原子核发生极微弱的相互作用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在沸腾的广场上，精准分辨出一片特定雪花落地的声音。

量子“捕手”的两大“神兵利器”

为攻克探测难题，研究团队给量子传感器装上了两件“硬核装备”：一是将转瞬即逝的信号“储存”在接近分钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强一百倍，让“蛛丝马迹”不再难寻。

更进一步，团队将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，通过卫星时间精确同步，构建成分布式探测网络。其核心逻辑是“多地比对、协同验证”：真实的宇宙信号会在各站点留下时间关联痕迹，而局部干扰噪声则杂乱无章、无法同步。这种组网模式能极大过滤误报，让探测结果的可靠性达到前所未有的高度。

概念图：基于城际量子传感网络的暗物质搜寻示意图。由位于合肥中国科学技术大学的四台量子传感器与位于杭州浙江工业大学的一台量子传感器组成的暗物质探测网络像一张大网，在宇宙中捕捉微弱的潜在暗物质信号

探测突破：实验室结果超越天文观测

经过两个月的持续观测，团队虽未捕捉到明确的“暗物质墙”穿越信号，却取得了关键进展：在广泛的轴子质量范围内，给出了该暗物质模型最严格的限制标准。其中部分质量区间的限制精度，比天文学家用超新星观测的结果高出40倍，首次实现实验室探测精度超越天文观测。

这一突破意味着，人类搜寻暗物质的“工具库”中，新增了一款更精准的“量子神器”。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。”

未来可期：“量子探测网”将铺向全球

该研究不仅为暗物质探测开辟了新路径，其网络化、分布式探测思路，未来还可与引力波天文台协同，用于搜寻更多宇宙奥秘。目前，团队计划进一步扩大“量子探测网”的覆盖范围，通过全球组网、空间部署等方式，将探测灵敏度再提升4个数量级，持续向解开暗物质之谜发起冲击。

彭新华、江敏团队合影

随着量子探测技术的不断革新，这张“宇宙探测网”，在未来会铺得更广，织得更密，持续向宇宙更深处探索。

来源：安徽视讯 2026-01-29

原文链接：https://console.ahsx.ahtv.cn/web/cms/rmt0087_html/1/1sy/tt/246848.shtml?share=true&type=1&articleid=246848