原標題：【科技前沿】我科學家首次觀察到引力子的“投影”

記者從南京大學獲悉，該校物理學院杜靈杰教授團隊在量子物理領域取得重要進展，首次觀察到引力子在凝聚態(tài)物質(zhì)中的“投影”。相關論文28日發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》上。

杜靈杰介紹，引力子和引力波對應，后者已被實驗所證實，而引力子尚未被直接觀察到。“引力子是廣義相對論與量子力學理論相結(jié)合的產(chǎn)物，如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，對當代物理學意義重大。”

近年來，有理論預言，凝聚態(tài)物質(zhì)中可能存在一種“分數(shù)量子霍爾效應引力子”，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”。

早在2019年，杜靈杰團隊就在分數(shù)量子霍爾效應中發(fā)現(xiàn)了一種新的集體激發(fā)現(xiàn)象。理論物理學界認為，這可能是分數(shù)量子霍爾效應引力子存在的證據(jù)，并提出了實驗方案。

“但當時國內(nèi)外沒有符合實驗要求的測量設備。因為這個實驗對設備的要求極高，而且看上去自相矛盾。”論文共同第一作者、南京大學博士生梁杰輝表示，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通過特殊的制冷機實現(xiàn)；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，這又易導致實驗溫度上升，而機器振動也會影響光學測量精度。

因此杜靈杰帶領團隊，花費數(shù)年時間，在南京大學自主設計、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’。”杜靈杰說，經(jīng)測試，該裝置的多項測量參數(shù)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(shù)量子霍爾效應引力子，并分別從自旋、動量、能量三個角度確認了相關實驗證據(jù)。

據(jù)介紹，這是引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”，該發(fā)現(xiàn)對理解全新的關聯(lián)量子物理以及實現(xiàn)拓撲量子計算機的運行具有重要意義。（記者蘇雁、杜倩）