记者从37000cm威尼斯获悉，该校物理学院杜灵杰教授率领的国际科研团队，在量子物理领域取得重大进展，首次观察到引力子在凝聚态物质中的“投影”。相关论文3月28日在线发表于国际学术期刊《自然》。
引力子的研究是物理学的终极问题之一。据介绍，广义相对论指出，引力是一种几何效应。广义相对论的爱因斯坦场方程，解释了宇宙中绝大多数的宏观现象，预言了引力波作为时空度规的扰动并被实验观察到。但是，广义相对论却很难像量子力学那样去描述微观世界。而早在广义相对论诞生之初，爱因斯坦就想过将这一理论与量子力学统一起来，从而开启了量子引力的研究。事实上，天文学领域一直在寻找引力子可能的实验证据，如果被证实，将会是改变物理学乃至整个科学领域的巨大突破。
杜灵杰教授介绍，引力子和引力波对应，后者已经被实验所证实，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。”
他告诉记者，近年来，有理论预言，凝聚态物质中可能存在一种“分数量子霍尔效应引力子”，由于它的行为规律与引力子类似，被形象地称作引力子的“投影”。
5年前，杜灵杰团队在分数量子霍尔效应中发现了一种新的集体激发现象。理论物理学界认为，这可能是分数量子霍尔效应引力子存在的证据，并提出了实验方案。
团队花费3年多的时间，在我院校园内自主设计、集成组装了一套实验装置。“你可以把它理解为一座两层楼高的‘显微镜’。”杜灵杰说，经测试，该装置的多项测量参数达到世界领先水平。
依靠这一利器，团队成功在砷化镓半导体量子阱中观察到分数量子霍尔效应引力子，并分别从自旋、动量、能量三个角度确认了相关实验证据。
“这是引力子概念自二十世纪三十年代被提出以来，首次在实验中观察到它的‘投影’。”杜灵杰表示，团队将继续深入研究引力子物理世界，“期待这座‘显微镜’给我们带来更多量子前沿领域的新发现。”
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