混合自旋暗物质传感器

宽带搜索五数量级

利用碱金属-氖21混合自旋系统的自补偿与混合自旋共振两种耦合机制，将核自旋的探测带宽相对传统核磁共振扩展了几个数量级，覆盖极低频到千赫兹的宽广范围，为寻找类轴子暗物质提供了新手段。

Wei, Kai · Xu, Zitong · He, Yuxuan · Xing, Heng · Xiaofei, Huang · 全伟 · Ji, Wei · 刘佳 · 王萍 · Budker, Dmitry · 房建成

Reports on Progress in Physics 2025

技术优势

探测带宽覆盖5个数量级的康普顿频率范围 [10⁻², 10³] Hz

轴子-中子耦合约束达到 |g_ann| ≤ 3×10⁻¹⁰（频率范围 [2×10⁻², 4] Hz）

在 [10, 100] Hz 范围内提供最强实验室约束

在 [2×10⁻², 5] Hz 和 [16, 7×10²] Hz 范围内给出轴子-质子耦合最佳地面约束

应用场景

• 精密磁场测量：宽带核自旋响应可直接用作磁场精密测量探头，扩展可测频率范围。
• 光学原子磁力计：该混合自旋系统可提升光泵磁力计的频率响应带宽，适应复杂磁场环境。
• 微弱信号检测：在保持竞争灵敏度的同时覆盖极低频段，适合搜寻微弱暗物质信号。