中国科学技术大学在顶刊Nature再发重要成果，助力暗物质探测

在最新一期的顶刊Nature上，中国科学技术大学彭新华与江敏合作，作为共同通讯作者报道了利用分布式城际量子传感器对轴子暗物质的约束。超轻轴子粒子被认为是暗物质的候选者，理论推测它们可在三维空间中形成稳定的宏观场构型，从而可能产生拓扑缺陷暗物质（TDM）。要在现实参数空间内探寻其存在，必须考虑超出天体物理恒星冷却观测所设限制的相互作用。

该研究报道了通过关联位于两座城市的五套极化惰性气体实验装置，监测了可能由拓扑缺陷诱导的极化自旋瞬态旋转。超极化惰性气体自旋的放大与最优噪声滤波技术，显著提升了对TDM诱导自旋旋转的探测灵敏度，达到约10⁻⁶弧度。据此，研究在10peV至0.2μeV的轴子质量范围内对轴子–核子耦合强度设定了新限制，在84peV处给出4.1×10¹⁰ GeV的上限。该限制超越了已知天体物理观测所得约束（尽管基于不同模型假设）。此方法有望进一步激发超出标准模型的广泛物理搜寻，如瞬态轴子波、轴子星、轴子弦及Q-ball等。

总之，该研究通过发展核自旋量子精密测量技术，实现了惰性气体原子核自旋对瞬时信号的探测突破，并构建了基于核自旋的城际量子传感网络，突破了对拓扑缺陷轴子暗物质约束的天体物理观测极限，为暗物质探测技术的重大进展。据了解，该研究于2025年4月投稿，文章在2025年12月被正式接受，如今正式发表。

该研究第一完成单位为中国科学技术大学（自旋磁共振实验室），中科大王元泓为文章第一作者，彭新华和江敏为文章共同通讯作者，杜江峰院士为文章最后作者（非通讯作者）。本文也是中国科学技术大学今年以第一单位发表的第3篇CNS，其中2篇Nature，1篇Cell，应该说中科大今年开局还是挺不错的。

文章最后通讯作者为彭新华，她1998年本科毕业于湖南师范大学，2003年博士毕业于中国科学院武汉物理与数学研究所。博士毕业后，她前往德国多特蒙德大学进行研究工作（洪堡学者与Research Fellow）；2008年她回国加入中国科学技术大学至今，目前为该校近代物理系教授。

彭新华致力于核磁共振体系量子计算及量子信息处理的实验研究，并在相关领域取得了一系列成果。她曾获国家“杰青”，中国青年女科学家奖、“全国三八红旗手”和科学探索奖等荣誉，她也是科学探索奖数学物理领域的首位女性获奖者。

本文共同通讯作者江敏，他生于1990年，是一位“土生土长”的科大人。他先后于2013年和2019年在中国科学技术大学取得学士和博士学位。博士毕业后他在中国科学技术大学合肥微尺度中心进行博士后研究，2021年他正式入职中科大至今，目前为该校物理学院教授。江敏主要从事自旋量子精密测量及其应用研究，发展和提出了多种量子精密测量新方法和技术。他入选了国家高层次人才特殊支持计划青年人才和中国科学院青年创新促进会等。

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