據(jù)南京大學(xué)消息，該校物理學(xué)院杜靈杰教授率領(lǐng)的國際科研團(tuán)隊，在量子物理領(lǐng)域取得重大進(jìn)展,， 首次觀察到引力子在凝聚態(tài)物質(zhì)中的“投影”,。相關(guān)論文28日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

杜靈杰介紹,，引力子和引力波對應(yīng),，后者已經(jīng)被實驗所證實，而引力子尚未被直接觀察到,?！耙ψ邮菑V義相對論與量子力學(xué)理論相結(jié)合的產(chǎn)物，如果能證實這種神秘粒子存在,，可能有助于實現(xiàn)兩大理論的統(tǒng)一,，這對當(dāng)代物理學(xué)而言意義重大?！?/p>

他表示,，近年來，有理論預(yù)言,，凝聚態(tài)物質(zhì)中可能存在一種“分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)引力子”,，由于它的行為規(guī)律與引力子類似，被形象地稱作引力子的“投影”,。

5年前,，杜靈杰團(tuán)隊在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)一種新的集體激發(fā)現(xiàn)象。理論物理學(xué)界認(rèn)為,，這可能是分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)引力子存在的證據(jù),，并提出了實驗方案。

“但當(dāng)時國內(nèi)外沒有符合實驗要求的測量設(shè)備,。因為這個實驗對設(shè)備的要求極高,，而且看上去自相矛盾?！闭撐墓餐谝蛔髡?、南京大學(xué)博士生梁杰輝表示，一方面,，實驗需要極低溫和強(qiáng)磁場——溫度僅比絕對零度高約0.05攝氏度,，磁場強(qiáng)度要達(dá)到地球平均磁場的10萬倍以上，雖然這兩個條件可以通過特殊的制冷機(jī)實現(xiàn),，但另一方面,，為了開展光學(xué)測量,，制冷機(jī)上必須安裝透光窗戶，這又很容易導(dǎo)致實驗溫度上升,，機(jī)器振動也會影響光學(xué)測量的精度,。

團(tuán)隊花費3年多的時間，在南京大學(xué)校園內(nèi)自主設(shè)計,、集成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’,?！倍澎`杰說，經(jīng)測試,，該裝置的多項測量參數(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平,。

依靠這一利器，團(tuán)隊成功在砷化鎵半導(dǎo)體量子阱中觀察到分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)引力子,，并分別從自旋,、動量、能量三個角度確認(rèn)了相關(guān)實驗證據(jù),。

“這是引力子概念自二十世紀(jì)三十年代被提出以來,，首次在實驗中觀察到它的‘投影’?！倍澎`杰表示,，團(tuán)隊將繼續(xù)深入研究引力子物理世界，“期待這座‘顯微鏡’給我們帶來更多量子前沿領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),?！?/p>