先进的电子仪器,用来显视、监控、记录及分析探测器的信号。合作团队除了台湾中研院、核能所、新竹清华大学外,还包括来自大陆中科院高能研究所、原子能研究院、北京清华大学、南开大学、四川大学,以及土耳其与印度的科研机构。
该合作团队在2007年进行的中微子磁矩实验研究,灵敏度达到世界一流水平。2010年再接再厉,完成了中微子与电子交互作用截面的测量,所采用的极低能高纯锗探测器技术,其探测能量范围比之前更低100倍,成功开启了研究暗物质的视窗,在未被前人检验的能量区域里,证明粒子物理的标准模型依然有效,并限制了新物理理论的可能参数。所有实验结果确信没有发现任何中微子磁矩和辐射衰变的证据。其在2013年3月发表的最新数据,否定了美国CoGeNT实验在2011年发表的有关暗物质的证据及诠释,并引证其数据处理的不足之处。
目前,台湾科学家正在与北京清华大学等机构合作,在四川锦屏山地区建造世界最深的地下实验室,准备全力开展寻找宇宙暗物质的研究,备受国际同行期待。
原子分子物理
在原子分子物理领域,包括中低能核物理研究,主要在台湾中研院原子与分子科学研究所、原子能主管部门下属核能研究所及台湾大学、新竹清华大学、新竹交通大学、中央大学、中原大学等研究机构开展,如利用激光冷却低温原子实验、激光等离子波电子加速器、同步辐射光源的相对比X光显微术等,开展夸克胶子等离子体的特性及原子核内的非线性动力学研究。
例如,台湾科学家发展出多重能量相位迭加的理论,即把光学全像术的概念,应用于波长小约1万倍的电子绕射上,将实验得到的电子绕射图案做简单的傅立叶转换,即可看到所测量系统的原子三维结构,并发现电子绕射图案或曲线的Patterson反转,也可直接获得所测量系统的原子三维结构。
2006年,台湾中研院原子与分子所的研究人员利用交叉分子束及先进的时间切片离子图像仪技术,测量高能量薁分子与氪原子在交叉分子束中碰撞的散射图像结果,藉由分析有机分子光化学实验所得到的能量转移机率分布函数,直接观察到超级碰撞(即一次碰撞转移很多能量)的存在。
新竹清华大学物理系王道维教授在2008年发现,如果考虑一系列多层的二维结构,这些冷分子是可以排成长链状的流体,造成一种以前只有在软物质物理或化学反应里看到的“极性流体”现象,但与之不同的是,这样的长链结构同时拥有温度与量子效应。由此证明许多在多分量低维度的半导体系统中的多体物理现象其实更容易在冷分子的系统内达成,原因是冷分子间的偶极作用力可以同时有排斥力与吸引力,且因作用力的主角可以为费米子或玻色子,这使得未来可以有更宽广的空间来研究一些多体物理的基本性质。
台湾大学物理系郭光宇教授2009年利用自己编写的相对论能带计算程序,率先用第一原理方法计算半导体块材的自旋霍尔效应,发现空穴型半导体如锗、砷化镓和砷化铝有可观的自旋霍尔电导率,说明实际半导体(超越Luttinger模型)存在自旋霍尔效应。另外,轨道角动量霍尔电导率比自旋电导率至少小一个数量级,也即自旋霍尔效应不会完全被轨道角动量霍尔效应抵消。同时,他也预言在半导体中存在交流的自旋霍尔效应。最后他还发现,可以利用半导体多层膜介面的应变来操控自旋霍尔效应。
2011年,台湾一组研究团队利用扫描穿透式电子显微镜结合电子损失能谱仪,分析钕锶锰、钛酸锶氧化物界面的绝缘性,发现界面上出现相互扩散并造成极性不连续平滑化,颠覆了传统科学界对绝缘界面不应出现净电荷的认知。