研究方向

1. 低能区新相互作用探测
      物理学的基本任务之一是揭示物质的基本组成及其相互作用规律。在广义相对论与粒子物理标准模型所描述的四种基本相互作用之外，探寻是否存在新的相互作用是当前物理学前沿课题之一。该研究不仅有望发现新的玻色子（可能为暗物质候选粒子），更为搜寻新物理线索提供了关键突破口。目前，我们正运用悬臂梁、MEMS及精密扭秤等微弱力测量技术，在微米、毫米至米级作用程范围，针对由自旋为0或1的轻玻色子传递的多类低能区新相互作用开展精密实验探测。

1. Chen Jin et al., Novel torsion-balance approach to probe exotic spin-dependent interactions, Phys. Rev. D 113, 015043 (2026). 
        2. Sumin Li et al., Improved Limits on the Spin- and Velocity-Dependent Exotic Interaction in the Micrometer Range, Phys. Rev. Lett. 134, 251601 (2025).
        3. Xiaofang Ren et al, Search for an exotic parity-odd spin- and velocity-dependent interaction using a magnetic force microscope, Phys. Rev. D 104, 032008 (2021).
        4. Jihua Ding et al., Constraints on the Velocity and Spin Dependent Exotic Interaction at the Micrometer Range, Phys. Rev. Lett. 124, 161801 (2020).

2. 暗物质探测
      暗物质占宇宙物质总质量的85%，其本质是现代物理学亟待破解的核心谜题。在传统弱相互作用大质量粒子（WIMP）探测面临瓶颈的背景下，以轴子和暗光子为代表的超轻玻色子（质量低至10⁻²² eV）已成为国际探索的新前沿。这类“波动型”暗物质具有宏观尺度的德布罗意波长，表现出显著的波动干涉与相干特性，它们可与靶粒子发生相干散射，或通过等效磁场与靶粒子自旋发生相互作用，产生可探测信号。目前，我们与合作者正致力于开展基于精密微弱力测量技术的探测实验，旨在捕捉超轻暗物质可能引发的微弱实验信号。

1. Shigeki Matsumoto et al., Torsion Balance Experiments Enable Direct Detection of Sub-eV Dark Matter, Phys. Rev. Letts. 136, 121803 (2026).
        2. Pengshun Luo et al, Detecting meV-scale dark matter via coherent scattering with an asymmetric torsion balance, Phys. Rev. D 112, 075023 (2025).

3. 精密测量技术研究
      开展新相互作用、暗物质探测等新物理探索研究的核心挑战在于从显著干扰背景中提取极微弱信号，研发高灵敏度并抑制噪声的精密测量技术是实现突破的关键。我们长期致力于悬臂梁扫描探针显微技术、MEMS弱力传感、精密扭秤及磁悬浮振子等技术，构建多类高灵敏探测平台。同时，我们积极将精密测量技术服务于国家重大战略：研制MEMS-KPFM显微镜以支撑空间引力波探测中的检验质量表面电势测量；开发精密旋转扭秤重力梯度仪，服务国家重大科技基础设施建设；开展基于精密扭秤的相关弱力测量技术，以支撑空间引力波探测中航天器自引力评估、检验质量磁性参数测量等。