近期顶刊速报!!!
第一作者：舒玉彪
通讯作者：曹鲁帅，周敏康，胡忠坤
通讯单位：华中科技大学
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.213401
摘要
本研究利用原子干涉仪对一种奇异的宇称-奇偶自旋和速度依赖（SVD）相互作用进行了高精度测试，这种相互作用存在于自旋极化的质子与未极化核子之间。通过使用装载有87Rb原子的布拉格原子干涉仪，我们设计了一种差分测量方法，以消除87Rb原子中极化电子的影响。实验特别在校园内玉家山的山洞实验室中进行，利用山体提供的未极化核子源，提高了在5-100米长度尺度上对SVD相互作用的测试精度。实验结果将自由落体的普遍性测试精度提高到9.2×10-9，比之前使用极化原子的实验提高了约10倍。更重要的是，我们为自旋极化质子上的SVD相互作用提供了新的约束，即在λ=10米时，jgp AgN Vj ≤ 6.5×10-32，这一结果显著提高了之前的灵敏度限制。我们的工作扩展了原子干涉测量的范围，并为使用极化原子干涉仪测试新物理提供了新的思路。
研究成果
曹鲁帅副教授、周敏康教授、胡忠坤教授在《Physical Review Letters》上发表了题为“Constraint on an exotic parity-odd spin- and velocity-dependent interaction with atom interferometer”的论文，研究团队通过布拉格原子干涉仪对87Rb原子进行了测试，这种原子的核中包含一个未配对的质子，作为测试自旋。通过精确测量两种内部状态原子的加速度差异，研究团队成功消除了87Rb原子中极化电子的影响。实验结果表明，自由落体的普遍性得到了9.2×10-9的测试精度，这是迄今为止使用极化原子进行的实验中最为精确的。此外，研究还为质子上的SVD相互作用提供了新的约束，这一约束在λ=10米时的耦合常数jgp AgN Vj的上限为6.5×10-32，显著提高了对此类相互作用的灵敏度。
论文亮点
1.高精度测试：实验利用布拉格原子干涉仪，实现了对质子-核子SVD相互作用的高精度测试。
2.差分测量技术：通过差分测量两种内部状态原子的加速度，消除了极化电子的影响，提高了测试的准确性。
3.新的物理约束：为质子上的SVD相互作用提供了新的约束，显著提高了对此类相互作用的灵敏度。
4.实验地点的独特性：实验在山洞实验室中进行，利用山体提供的未极化核子源，提高了测试的长度尺度。
图文导读
图 1(a) 在磁场 B 中不同费米子的有效自旋，以及87Rb原子在不同内部状态j↑i和j↓i。对于j↑i，ζ↑e = 1/2 和 ζ↑p = 1/2。对于j↓i，ζ↓e = 1/2 和 ζ↓p = -5/6。(b) 实验室位置的示意图。原子干涉仪被放置在校园内玉家山的山洞实验室中。vτ ≈ v0τ分别表示由地球自转引起的87Rb原子和山体核子的速度，v是原子在原子喷泉中的自由落体速度。尺寸不是按比例绘制的。(c) 原子干涉仪的设置图。
图 2(a) 布拉格原子干涉仪的时空图。实线和虚线代表一阶布拉格衍射。处于j↑i（↑）和j↓i（↓）状态的原子分别用红色和蓝色表示。(b) 四个原子干涉仪的干涉条纹。点是从TOF信号的高斯拟合结果计算出的跃迁概率。不同颜色的曲线代表正弦拟合结果。(c) 在干涉区域的线圈电流为30 mA时，ΔaM的数据持续8小时。
图 3在不同线圈电流下ΔaM和Δtp之间的关系。带误差条的彩色点是按Δtp排序的原始数据每45个点的平均值。彩色线条是原始数据的线性拟合。左下角的图表显示了在不同线圈电流下测量的磁场分布。
图 4来自之前研究[26,36]和本研究的实验结果对耦合系数gp AgN V的约束。我们的实验为5 m < λ < 100 m的长度尺度上的gp AgN V提供了新的约束。
结论
本研究通过高精度的原子干涉测量，为质子-核子SVD相互作用提供了新的约束，显著提高了对此类奇异相互作用的测试精度。实验结果不仅验证了自由落体的普遍性，还为未来在中间尺度上测试新物理提供了新的方向。
理论计算
科研云是专业的理论计算解决方案服务商，服务包含但不限于第一性原理计算服务（电化学催化，固体热催化，电池体系，表面吸附，电子结构分析），分子动力学模拟服务（理化性质，几何结构，相互作用，扩散过程，第一性分子动力学），量子化学计算服务（均相催化，谱图模拟，HOMO-LUMO gap，几何性质，电子/磁性质，反应活性位点预测，分子相互作用），涵盖MS,VASP,Gaussian,LAMMPS,GROMACS等多款软件，保障计算数据安全合规，为您提供最优解决方案，服务用户研究成果已发表多种国际顶级期刊，详情请咨询15122034504。
扫码添加客服微信
