一个研究小组利用固态自旋量子传感器仔细研究了短力范围内奇异的自旋-自旋-速度相关相互作用 (SSIVD)，并报告了电子自旋之间的新实验结果。他们的研究成果已发表在《物理评论快报》上。

标准模型是粒子物理学中非常成功的理论框架，描述了基本粒子和四种基本相互作用。然而，标准模型仍然无法解释当前宇宙学中的一些重要观测事实，例如暗物质和暗能量。

一些理论认为新粒子可以充当传播子，在标准模型粒子之间传递新的相互作用。目前对自旋间与速度相关的新相互作用的实验研究还很缺乏，特别是在力距相对较小的范围内，实验验证几乎为零。

研究人员设计了一个配备两颗钻石的实验装置。利用化学气相沉积法在每颗钻石表面制备出高质量的氮空位(NV)集合。其中一个NV集合中的电子自旋充当自旋传感器，而另一个充当自旋源。

研究人员通过连贯地操纵两个金刚石NV系综的自旋量子态和相对速度，在微米尺度上寻找速度相关电子自旋之间的新相互作用效应。首先，他们使用自旋传感器表征以自旋源为参考的磁偶极相互作用。然后，通过调制自旋源的振动并进行锁定检测和相位正交分析，他们测量了SSIVD。

对于两种新的相互作用，科研人员分别在小于1厘米和小于1公里的力范围内进行了首次实验探测，获得了宝贵的实验数据。

正如编辑所说，“这些结果为量子传感界带来了新的见解，以探索利用固态自旋的紧凑、灵活和敏感特性的基本相互作用。”

该团队由中国科学院中国科学技术大学杜江峰院士、荣兴教授领衔，浙江大学焦满教授作为合作者。

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