Un team di ricercatori guidati dall'accademico DU Jiangfeng dell'Università delle Scienze e Tecnologia of China (USTC) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha fatto un passo avanti significativo nell’esplorazione delle interazioni di spin esotiche. Hanno utilizzato con successo sensori quantistici di spin a stato solido basati su centri di azoto vacante (NV) nel diamante per studiare queste interazioni su microscala.
I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Rassegna nazionale della scienza, Physical Review Letterse Atti della National Academy of Sciences(PNAS), rispettivamente. Tali risultati forniscono preziose informazioni e vincoli sperimentali su queste interazioni.
Le ricerche sperimentali sulle interazioni di spin esotiche indotte da nuovi bosoni sono diventate un focus recente, poiché hanno il potenziale per affrontare questioni fondamentali oltre il modello standard. Utilizzando centri NV di diamante come sensori quantistici, il team ha costruito in modo innovativo rilevatori ad alta sensibilità in grado di studiare le interazioni di spin tra elettroni e nuclei. Il loro lavoro pionieristico ha esteso la gamma delle ricerche sperimentali su scale submicrometriche, consentendo misurazioni precise di vari fenomeni di spin.
Per migliorare le capacità dei sensori, il team ha realizzato il processo di crescita dello spin elettronico di un insieme di diamanti NV di alta qualità, aggiornando il rilevatore a spin singolo in un sensore di spin insieme. Questo progresso ha migliorato significativamente la precisione di rilevamento e ha realizzato ricerche sperimentali per interazioni di spin esotiche.
Inoltre, il team ha sfruttato i vantaggi dei singoli centri NV come sensori su scala atomica e la tecnologia dei sistemi microelettromeccanici combinati (MEMS) con nanofabbricazione a base di silicio. Ciò ha portato alla creazione di un chip quantistico spin-meccanico scalabile, migliorando i vincoli di osservazione di due ordini di grandezza a distanze inferiori a 100 nanometri.
I risultati dimostrano i vantaggi unici dell’utilizzo di sensori quantistici di spin a stato solido per studiare la fisica oltre il modello standard, che può ispirare un interesse diffuso in molteplici scienze fondamentali, tra cui cosmologia, astrofisica e fisica delle alte energie.