我国科学家在世界上首次观察到引力子的“投影”

小囡囡看世界 2024-03-28 23:07:12

中国科研团队在全球范围内率先实现了对引力子“投影”的观测,这一开创性成就源自南京大学物理学院杜灵杰教授所带领的国际科研协作组在量子物理领域的深度探索。这一里程碑事件标志着科学家们在揭示引力子这一神秘粒子本质及其与物质相互作用的道路上取得了重大突破。

引力子作为广义相对论与量子力学理论交汇点上的关键概念,尽管其对应的引力波现象已被实验证实,但引力子本身一直未能被直接观测到。其存在对于实现两大基础物理理论的统一至关重要,这一统一有望揭开自然界深层次的基本规律,对现代物理学具有深远影响。

杜灵杰教授解释道,他们关注的并非真正的引力子,而是凝聚态物质中出现的一种被称为“分数量子霍尔效应引力子”的特殊现象,因其行为特征与引力子相似,故被形象地喻为引力子的“投影”。早在数年前,杜灵杰团队在研究分数量子霍尔效应时已揭示了一种新颖的集体激发模式,理论物理学家推测这可能是“分数量子霍尔效应引力子”存在的间接证据,并提出了严谨的实验验证方案。

然而,实施这一实验面临着极端的技术挑战。它要求实验环境需同时满足极低温度(仅比绝对零度高出约0.05摄氏度)与超强磁场(超过地球平均磁场强度10万倍),这二者虽可通过专用制冷技术和强磁体技术实现,但如何在确保这些极端条件下进行高精度光学测量成为一大难题。因为,制冷过程中通常需要透明窗口以进行光学观测,而这可能导致温度升高;此外,精密光学测量对振动极其敏感,而制冷设备运行时难以避免产生振动。

科研团队历时三年多,凭借创新精神与卓越工程技术,在南京大学校园内自主研发并集成了一套高度复杂的实验装置。这套装置被比喻为一座矗立的“超精密显微镜”,其各项性能参数均达到了全球顶尖水平,成功克服了上述技术瓶颈。

最终,该装置成功捕捉到了引力子“投影”现象,相关研究成果于2024年3月28日在线发表于权威科学期刊《自然》上,引发了国际物理学界的广泛关注。这一观测结果不仅为验证引力子的存在提供了前所未有的间接证据,也为理解复杂的凝聚态量子现象、推进关联量子物理理论的发展以及未来可能实现的拓扑量子计算技术奠定了坚实基础。中国科学家在全球首次观察到引力子“投影”的壮举,无疑在人类探索微观宇宙奥秘的征程中树立了一座新的里程碑。

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  • 2024-03-29 11:12

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简介:一年之计在于春,一日之计在于寅。一家之计在于和。