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亞原子粒子與第五力的重要新細(xì)節(jié)

導(dǎo)讀 使用美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 的一項(xiàng)突破性新技術(shù),由 NIST 研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國際合作揭示了以前未被認(rèn)識到的技術(shù)關(guān)鍵硅晶體

使用美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 的一項(xiàng)突破性新技術(shù),由 NIST 研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國際合作揭示了以前未被認(rèn)識到的技術(shù)關(guān)鍵硅晶體的特性,并揭示了有關(guān)重要亞原子粒子和長期理論第五力的新信息自然。

通過將被稱為中子的亞原子粒子瞄準(zhǔn)硅晶體并以極高的靈敏度監(jiān)測結(jié)果,NIST 科學(xué)家們能夠獲得三個非凡的結(jié)果: 20 年來首次使用獨(dú)特的方法測量了關(guān)鍵中子特性;對硅晶體中與熱相關(guān)的振動影響的最高精度測量;并且限制了超出標(biāo)準(zhǔn)物理理論的可能的“第五力”的強(qiáng)度。

研究人員在《科學(xué)》雜志上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

為了在原子尺度上獲得關(guān)于晶體材料的信息,科學(xué)家們通常將一束粒子(如 X 射線、電子或中子)瞄準(zhǔn)晶體,并在它穿過或彈離平面時檢測光束的角度、強(qiáng)度和模式。晶體的晶格狀原子幾何結(jié)構(gòu)。

該信息對于表征微芯片組件和各種新型納米材料的電子、機(jī)械和磁特性至關(guān)重要,這些材料適用于包括量子計(jì)算在內(nèi)的下一代應(yīng)用。已經(jīng)知道了很多,但繼續(xù)進(jìn)步需要越來越詳細(xì)的知識。

“對硅晶體結(jié)構(gòu)的理解有了極大的提高,硅是構(gòu)建一切的‘通用’襯底或基礎(chǔ)材料,對于理解在測量精度受量子效應(yīng)限制的點(diǎn)附近工作的組件的性質(zhì)至關(guān)重要,”NIST 高級項(xiàng)目科學(xué)家 Michael Huber 說。

中子、原子和角度

像所有量子物體一樣,中子具有點(diǎn)狀粒子和波的特性。當(dāng)中子穿過晶體時,它會在稱為布拉格平面的原子行或原子片之間和頂部形成駐波(就像彈撥的吉他弦)。當(dāng)來自兩條路徑中的每一條的波結(jié)合時,或者用物理學(xué)的說法“干擾”時,它們會產(chǎn)生稱為 pendellösung 振蕩的微弱模式,可以深入了解中子在晶體內(nèi)部所經(jīng)歷的力。

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