記者28日從南京大學(xué)獲悉，由該校物理學(xué)院杜靈杰教授領(lǐng)銜的國際團隊利用極端條件下的偏振光散射技術(shù)，在砷化鎵量子阱中對分數量子霍爾效應的集體激發(fā)進(jìn)行了測量，在世界上首次觀(guān)察到引力子激發(fā)，即引力子在凝聚態(tài)物質(zhì)中的新奇準粒子。相關(guān)研究成果3月28日在線(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志。

　　引力子的研究，一直是物理學(xué)研究的終極問(wèn)題之一。近年來(lái)，有理論物理學(xué)家提出，分數量子霍爾效應中可能存在著(zhù)引力子激發(fā)，也被稱(chēng)為分數量子霍爾效應引力子。

　　“引力子激發(fā)是凝聚態(tài)物質(zhì)中的一種準粒子或者集體激發(fā)現象，它具有引力子特征，但不是一種真正的粒子。”杜靈杰告訴科技日報記者，引力子激發(fā)作為分數量子霍爾效應幾何理論的重要結論，對凝聚態(tài)物理研究有著(zhù)非常重要的意義。但遺憾的是，分數量子霍爾效應引力子，像是個(gè)謎一樣的存在，人們此前一直沒(méi)有發(fā)現。

　　2019年，杜靈杰團隊在分數量子霍爾效應中發(fā)現了一種新的集體激發(fā)，這一結果隨即被理論物理學(xué)家認為可能是分數量子霍爾效應引力子，并提出了檢測該引力子的關(guān)鍵自旋測量方案。

　　尋找分數量子霍爾效應引力子，成為杜靈杰團隊新的目標。他們花費3年多時(shí)間，在南京大學(xué)自主設計、組裝了一臺極低溫強磁場(chǎng)共振非彈性偏振光散射系統。該系統像一個(gè)特殊的“望遠鏡”，有兩層樓高，可以在零下273.1攝氏度下，捕捉到最低達10G赫茲的微弱激發(fā)現象，并判斷其自旋。

　　“依靠這一利器，我們在砷化鎵半導體量子阱中成功觀(guān)測到分數量子霍爾效應引力子。團隊通過(guò)共振非彈性光散射，測量到了最低能量長(cháng)波集體激發(fā)，并通過(guò)改變入射和散射光的自旋，觀(guān)察到該激發(fā)具有自旋2的特性。”杜靈杰說(shuō)，這些結果從自旋、動(dòng)量和能量角度充分提供了引力子激發(fā)的實(shí)驗證據。這些發(fā)現，是引力子這一概念被提出以來(lái)，首次在實(shí)驗上發(fā)現具有引力子特征的準粒子。實(shí)驗結果為在凝聚態(tài)系統中研究量子引力相關(guān)物理開(kāi)辟了新的視野，為拓撲量子計算的分數態(tài)波函數驗證奠定了實(shí)驗基礎，開(kāi)辟了拓撲關(guān)聯(lián)物態(tài)幾何效應實(shí)驗研究的新方向。（記者金鳳）