近日，我校物理与通信电子学院先进电子材料与器件江西省重点实验室精密测量方向官盛果团队在国际物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters，简称 PRL）发表题为“All-Optically Operated Atto-Newton Force Sensing with a Centimeter-Milligram-Scale Torsion Pendulum”的学术论文。我校为该论文唯一完成单位。这也是江西省内首次以唯一完成单位在该期刊发表物理实验类研究成果。至此，我院实现了在该期刊上理论与实验研究的双突破。
《物理评论快报》是物理学领域具有重要影响力的学术期刊，以严格的同行评审和较高的学术标准著称。此次论文的发表，体现了国际学术界对该团队研究工作的认可，实现了我校在该类高水平物理学期刊上以独立单位发表论文的突破，对提升学校物理实验研究的学术影响力具有积极意义。
本研究展示了团队在精密测量物理方向的持续积累。依托该成果，团队建成了江西省首套超高精度扭秤弱力测量平台，为开展桌面式引力实验及新相互作用力探索提供了实验基础，也为相关领域的进一步研究创造了条件。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/2qrz-5b94
论文简介：高灵敏度扭秤在探测新相互作用、探索新物理领域中发挥着关键作用。目前，基础物理问题的研究包括等效原理检验、短程引力探测、轴子媒介的相互作用检测等，本质上仍受限于现有实验平台外力探测的能力。将外力探测精度从目前的fN（10-15N）量级提升至aN（10-18N）量级，并最终迈向zN（10-21N）量级，突破弱力探测领域面临的灵敏度限制的瓶颈问题，将为桌面式重力测量及新物理探索开辟全新前沿。近年来，基于多种丝状结构的扭秤已取得显著进展，包括金属丝、碳纤维、碳纳米管（CNTs）、氮化硅、石英丝及纳米级蚕丝等，其外力矩探测极限已达到数百zNm（10-21Nm）的超高水平。然而，具备aN级分辨率的宏观低频扭秤尚未得到实验验证。
为解决上述问题，精密测量团队官盛果、程晏蓓、孙静、段正路、乐建新提出了一种全光操控的厘米-毫克级扭秤，可实现阿牛（aN）级外力探测，其核心依托于巧妙自制的超细石英丝及超高真空环境下的光学预冷技术。在6mHz频率处，系统的力灵敏度达3.7 fN/
，力分辨率可达6.6 aN，将前人的结果直接提高了近2个数量级，且后期改进方案可再提高至亚阿牛顿（sub-aN）。该成果不仅将光机械系统中光场强度耦合及探测能力的极限拓展至亚纳瓦（10-10W）尺度，更为宏观低频扭秤设立了新的性能基准，为今后的桌面式重力测量及阿牛顿级新物理探索领域开辟了新路径。
图1：实验原理示意图及部分实验数据结果
一审一校：官盛果、李翠翠
二审二校：骆兴芳、王蓁
三审三校：刘锋、胡利云