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世界首次!祝贺我国科学家

  我国科学家在世界上首次观察到引力子的“投影”

  记者从南京大学获悉,该校物理学院杜灵杰教授率领的国际科研团队,在量子物理领域取得重大进展,首次观察到引力子在凝聚态物质中的“投影”。相关论文28日在线发表于国际学术期刊《自然》。

  杜灵杰介绍,引力子和引力波对应,后者已经被实验所证实,而引力子尚未被直接观察到。“引力子是广义相对论与量子力学理论相结合的产物,如果能证实这种神秘粒子存在,可能有助于实现两大理论的统一,这对当代物理学而言意义重大。”

  他告诉记者,近年来,有理论预言,凝聚态物质中可能存在一种“分数量子霍尔效应引力子”,由于它的行为规律与引力子类似,被形象地称作引力子的“投影”。

  5年前,杜灵杰团队在分数量子霍尔效应中发现一种新的集体激发现象。理论物理学界认为,这可能是分数量子霍尔效应引力子存在的证据,并提出了实验方案。

  “但当时国内外没有符合实验要求的测量设备。因为这个实验对设备的要求极高,而且看上去自相矛盾。”论文共同第一作者、南京大学博士生梁杰辉告诉记者,一方面,实验需要极低温和强磁场——温度仅比绝对零度高约0.05摄氏度,磁场强度要达到地球平均磁场的10万倍以上,虽然这两个条件可以通过特殊的制冷机实现,但另一方面,为了开展光学测量,制冷机上必须安装透光窗户,这又很容易导致实验温度上升,机器振动也会影响光学测量的精度。

  团队花费3年多的时间,在南京大学校园内自主设计、集成组装了一套实验装置。“你可以把它理解为一座两层楼高的‘显微镜’。”杜灵杰说,经测试,该装置的多项测量参数达到世界领先水平。

  依靠这一利器,团队成功在砷化镓半导体量子阱中观察到分数量子霍尔效应引力子,并分别从自旋、动量、能量三个角度确认了相关实验证据。

  “这是引力子概念自二十世纪三十年代被提出以来,首次在实验中观察到它的‘投影’。”杜灵杰表示,团队将继续深入研究引力子物理世界,“期待这座‘显微镜’给我们带来更多量子前沿领域的新发现。”

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