据《科技日报》3月28日报道，南京大学物理学院杜灵杰教授领衔的国际科研团队近日在凝聚态物理方面取得突破性成果，他们利用极端条件下的偏振光散射技术，在砷化镓量子阱中成功观测到分数量子霍尔效应的集体激发现象，就是所谓的“引力子激发”，即引力子在凝聚态物质中的“投影”。
这是一次重大发现，首次在实验上发现具有引力子特征的准粒子，有专家认为这在实验上证实了引力子在凝聚态物质中的存在，不只是凝聚态物理学的一次进步，也是广义相对论和量子力学方面的一次开拓性的研究。相关研究成果已发表在国际顶级学术期刊《自然》上，并受到国内外物理学界和科技界的广泛关注。
分数量子霍尔效应是凝聚态物理领域的前沿课题，其发现与理论解释曾荣获1998年诺贝尔物理学奖。此次我国科学家主导的研究项目在分数量子霍尔液体中观测到引力子模，不仅为这一效应提供了全新的视角，也为未来拓扑量子计算技术的发展奠定了坚实的基础。
物理学认为引力子和引力波对应，而后者早已被实验所证实，而引力子尚未被直接观察到。“引力子是广义相对论与量子力学理论相结合的产物，如果能证实这种神秘粒子存在，可能有助于实现两大理论的统一，这对当代物理学而言意义重大。”
要追求这一物理学目标的实现，研究团队精心设计并组装了一台两层楼高的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统。这台特殊的“望远镜”能够在接近绝对零度的极低温度（零下273.1摄氏度）下，捕捉到频率低至10G赫兹的微弱激发现象，并精确判断其自旋状态。
正是借助这一尖端技术，团队成功地在砷化镓半导体量子阱中捕捉到了分数量子霍尔效应引力子的踪迹。
杜灵杰教授表示，团队通过改变入射和散射光的自旋状态，观察到了该激发具有自旋2的特性，这为引力子激发提供了直接的实验证据。自旋2的特性是引力子激发的重要标识，也被有些物理学家认为是验证其存在性的关键。
引力子作为描述引力相互作用的假想粒子，一直是物理学界探索的重要对象。此次实验结果为探索引力的微观机制提供了新的线索。
此外，引力子激发在凝聚态物质中的发现，也为研究新型材料和器件提供了新的思路和方向，因为这有助于理解量子信息的存储和传输机制，进而推动量子计算的实用化进程。
还有学者认为，引力子激发的研究还可能为精密测量和传感器技术的发展提供新的技术手段，也可以为未来的宇宙航行提供新的更快的方法。
消息来源：光明网3月28日报道《中国科学家在全球首次观察到引力子的“投影》
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