中國科學家在世界上首次觀察到重力子的「投影」
記者從南京大學獲悉，該校物理學院杜靈傑教授率領的國際科研團隊，在量子物理領域取得重大進展，首次觀察到重力子在凝聚態物質中的「投影」。相關論文3月28日線上發表於國際學術期刊【自然】。
杜靈傑介紹，重力子和重力波對應，後者已經被實驗所證實，而重力子尚未被直接觀察到。「重力子是廣義相對論與量子力學理論相結合的產物，如果能證實這種神秘粒子存在，可能有助於實作兩大理論的統一，這對當代物理學而言意義重大。」
他告訴記者，近年來，有理論預言，凝聚態物質中可能存在一種「分數量子霍爾效應重力子」，由於它的行為規律與重力子類別似，被形象地稱作重力子的「投影」。
5年前，杜靈傑團隊在分數量子霍爾效應中發現一種新的集體激發現象。理論物理學界認為，這可能是分數量子霍爾效應重力子存在的證據，並提出了實驗方案。
「但當時國內外沒有符合實驗要求的測量器材。因為這個實驗對器材的要求極高，而且看上去自相矛盾。」論文共同第一作者、南京大學博士生梁傑輝告訴記者，一方面，實驗需要極低溫和強磁場——溫度僅比絕對零度高約0.05攝氏度，磁場強度要達到地球平均磁場的10萬倍以上，雖然這兩個條件可以透過特殊的制冷機實作，但另一方面，為了開展光學測量，制冷機上必須安裝透光窗戶，這又很容易導致實驗溫度上升，機器振動也會影響光學測量的精度。
團隊花費3年多的時間，在南京大學校園內自主設計、整合組裝了一套實驗裝置。「你可以把它理解為一座兩層樓高的‘顯微鏡’。」杜靈傑說，經測試，該裝置的多項測量參數達到世界領先水平。
依靠這一利器，團隊成功在砷化鎵半導體量子阱中觀察到分數量子霍爾效應重力子，並分別從自旋、動量、能量三個角度確認了相關實驗證據。
「這是重力子概念自二十世紀三十年代被提出以來，首次在實驗中觀察到它的‘投影’。」杜靈傑表示，團隊將繼續深入研究重力子物理世界，「期待這座‘顯微鏡’給我們帶來更多量子前沿領域的新發現。」
(來源：新華社)
【編輯：姚昊】
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