我科學(xué)家首次觀察到引力子“投影”

 本報南京4月1日電 (記者姚雪青)日前，記者從南京大學(xué)獲悉：該校物理學(xué)院教授杜靈杰團隊在量子物理研究方面取得了突破性進展。他們通過自主設(shè)計的極低溫強磁場共振非彈性偏振光散射系統(tǒng)，在砷化鎵量子阱中對分數(shù)量子霍爾效應(yīng)的集體激發(fā)進行了測量，首次觀察到了引力子激發(fā)(引力子模)——引力子在凝聚態(tài)物質(zhì)中的新奇準粒子。3月28日，相關(guān)論文在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

　　據(jù)介紹，引力子和引力波對應(yīng)，引力波已經(jīng)被實驗證實，而引力子此前尚未被直接觀察到。如果能證實引力子的存在，可能有助于實現(xiàn)廣義相對論與量子力學(xué)理論兩大理論的統(tǒng)一。

　　近年來，有理論物理學(xué)家提出，凝聚態(tài)物質(zhì)中可能存在著引力子激發(fā)，也被稱為“分數(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在凝聚態(tài)物質(zhì)中的“投影”。

　　2019年，杜靈杰團隊在分數(shù)量子霍爾效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了一種新的集體激發(fā)，這一結(jié)果被理論物理學(xué)家們認為可能是分數(shù)量子霍爾效應(yīng)引力子存在的證據(jù)，并提出了檢測該引力子的關(guān)鍵自旋測量方案。

　　杜靈杰團隊用3年多時間組裝了一臺新的設(shè)備裝置，主要測量參數(shù)、指標經(jīng)過測試，都達到了國際領(lǐng)先水平。通過這一裝置，杜靈杰團隊在砷化鎵量子阱中成功觀測到分數(shù)量子霍爾效應(yīng)引力子，并分別從自旋、動量、能量三個角度確認了相關(guān)實驗證據(jù)。

　　據(jù)悉，這是引力子概念被提出以來，首次在實驗中觀察到它的“投影”，為在凝聚態(tài)物質(zhì)中研究量子引力相關(guān)物理問題開辟了新的視野。