超越标准模型：新实验对自旋-自旋-速度相互作用施加了严格限制
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标准模型是粒子物理学中一个非常成功的理论框架，描述了基本粒子和基本相互作用。然而，它并非完美无缺。物理学家们认为，除了标准模型之外，还存在着额外的力和粒子，等待着被发现。寻找这些奇异现象的一种方法是在高精度实验中寻找标准模型预测的微小偏差。
异乎寻常的自旋-自旋-速度依赖相互作用标准模型描述了四种基本力：电磁力、强核力、弱核力和引力。每种力都通过交换力载荷粒子起作用。例如，电磁力由光子介导，而强核力由胶子介导。自旋-自旋-速度依赖相互作用（SSIVD）则提出了一种新的力，它取决于粒子自旋和相对速度，而标准模型并未预测这种力。如果这种力存在，就意味着存在新的物理现象。最近发表在《物理评论快报》上的一项研究使用传感器对SSIVD施加了新的约束。 SSIVD可以进一步根据其对基本对称性的破坏程度进行分类。宇称P是指左右手性，时间反转T是指如果时间倒流，物理定律仍然成立。如果SSIVD取决于自旋的手性或粒子的相对速度，则它将分别违反宇称或时间反转。P和T违反的组合也是可能的。 采用氮空位中心进行的实验设置研究人员在该研究中使用了一个复杂的装置，其中包含两颗钻石，每颗钻石都包含一组氮空位（NV）中心。NV中心是钻石晶格中的微小缺陷，由一个缺失的氮原子和一个应该存在碳原子的空位组成。这些缺陷具有独特的自旋特性，使其成为量子传感应用的极佳候选者。 在这个实验中，一组NV中心充当自旋源，而另一组则充当自旋传感器。通过仔细操纵NV中心的量子态并精确控制它们在微米级尺度上的相对运动，研究人员能够探测NV中心中的电子自旋之间是否存在SSIVD。 对奇异相互作用的新约束精心设计的实验使研究人员能够在短距离范围内建立对违反时间反转对称性（T违反）的SSIVD强度的新的限制。此外，还对在小于1公里距离范围内违反宇称和时间反转对称性（P,T违反）的相互作用进行了限制。这些新的限制比以前通过天文和宇宙学观测获得的限制要严格得多。 对SSIVD的更严格约束对预测超出标准模型的新力的理论模型具有重要意义，这些模型通常包括可以介导SSIVD的新粒子。这项研究的结果可以用来完善这些模型，并限制预测的奇异粒子的性质。 未来方向该研究为使用固态量子传感器探索奇异相互作用奠定了基础。通过提高实验装置的灵敏度并采用不同类型的量子传感器，研究人员希望获得对SSIVD的更严格约束。这将继续推动我们对基本力认识的边界，并有可能在未来几年内发现超出标准模型的新物理现象。 总之，本文介绍的研究表明了固态量子传感器在探测奇异相互作用方面的强大功能。对SSIVD施加的新约束为理论物理学家提供了宝贵的见解，并使我们更接近于揭开标准模型之外宇宙的奥秘。随着量子传感技术的不断发展，我们可以期待未来几年有更多突破性的发现。 |
