在以男性科学家为主物理科研圈中 ， 彭新华是一抹亮丽的柔彩 。 出生于湖南小城 ， 德国留学、工作后归来 ， 回国入职中科大六暗物质粒子质量和性质又是什么？年后 ， 获得国家杰青 。

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图 | 彭新华（来源：彭新华百科）
11 月 18 日 ， 她带领课题组联手合作伙伴 ， 开发出新型超灵敏的量子精密测量技术 ， 并利用该技术进行暗物质的实验直接搜寻 ， 首次突破国际公认最强的宇宙天文学界限 ， 实验结果此前国际最佳水平高出至少 5 个数量级 。
具体来说 ， 她所负责的中国科大中科院微观磁共振重点实验室核磁共振量子信息课题组 ， 联合德国亥姆霍兹研究所德米特里·巴克尔（Dmitry Budker）教授团队 ， 研发出上述新技术 ， 实现了对暗物质实验的直接搜寻 。
相关论文以《用自旋放大器寻找类轴子暗物质》（Search for axion-like dark matter with spin-based amplifiers）为题 ， 发表在 Nature Physics 上[1] 。

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图 | 相关论文（来源：Nature Physics）
中科院微观磁共振重点实验室副研究员江敏、以及博士生苏昊文 ， 担任论文共同第一作者 ， 彭新华则是通讯作者 。
宇宙含有 85% 左右暗物质 ， 人类对其却知之甚少 天文学研究间接表明 ， 暗物质是宇宙物质中的绝大组成部分 ， 大约占 85% ， 普通物质则只占 15% 左右 。
那么 ， 暗物质究竟是什么？暗物质粒子的性质又是什么？对此人们甚少了解 。
大量理论提出 ， 弱相互作用大质量粒子、轴子、暗光子等是暗物质的热门候选粒子 。 为研究这些神秘的粒子 ， 各国相关机构先后成立国家级、乃至世界级的暗物质探测计划 ， 譬如 ADMX、CAST、GNOME 等 。
宇宙的浩瀚超人想象 ， 即便人类付出了不少努力 ， 但仍未找到暗物质存在的直接证据 。
而本次研究要解决的问题在于 ， 尽管有天体物理证据表明暗物质存在 ， 但尚未能直接检测到任何暗物质和标准粒子系统的相互作用 ， 并且目前的实验搜寻灵敏度还远低于国际公认最强的宇宙天文学界限 。
暗物质的发现 ， 可让人类可以更好理解宇宙 ， 并能带来常规粒子体系之外的天体物理学和宇宙学见解 。
暗物质世界中有各种候选粒子 ， 其中弱相互作用的大质量粒子在过去四十年里引起了最多关注 。 尽管有许多提高灵敏度的实验 ， 但尚无实验可证明大质量粒子存在的特征 ， 而来自中微子底部的背景噪声 ， 会给弱相互作用粒子的搜索灵敏度带来较大的限制 。
作为一种从解决强 CP（Charge Parity ， 电荷宇称）破缺研究中提出的新粒子 ， 轴子是另一种暗物质的极佳候选粒子 。 但是 ， 传统的粒子物理探测技术比如粒子对撞技术 ， 无法用于超轻质量范围的轴子搜寻 。
最近 ， 轴子-核子的相互作用引起了科学家们的注意 。 其中 ，
研发基于核自旋量子测量的技术 ， 兼具超高灵敏度和“桌面式”特征 工欲善其事 ， 利其器 。 为更好搜寻暗物质 ， 彭新华团队借助气态氙和铷原子混合蒸气室 ， 发明出新型超灵敏量子精密测量技术 ， 这是一种基于核自旋量子测量的技术 ， 兼具超高灵敏度和“桌面式”特征 。

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图 | 该研究提出的自旋放大器基本原理（左）；超灵敏磁场放大效应（右）（来源：Nature Physics）
该测量技术基于一种全新自旋放大效应：即在外界待测磁场的频率约等于氙原子的塞曼频率时 ， 氙原子会把待测磁场的强度放大 100 倍以上 。 借助该技术 ， 他们实现了截止目前全球灵敏度最好的核自旋磁传感器 。