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祝賀！南京大學(xué)杜靈杰課題組凝聚態(tài)物質(zhì)中引力子模實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)入選2024“中國科學(xué)十大進(jìn)展”
3 月 27 日，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)發(fā)布了 2024 年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”。其中，南京大學(xué)杜靈杰教授課題組憑借成功觀測到凝聚態(tài)物質(zhì)中的引力子模這一突破性成果，榮登此榜單。
“中國科學(xué)十大進(jìn)展”年度評選活動(dòng)自 2005 年啟動(dòng)以來，已成功舉辦 20 屆。2024 年度的評選活動(dòng)異常激烈，相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜蚁葟?700 多項(xiàng)科學(xué)研究成果中遴選出 31 項(xiàng)候選成果，再經(jīng)由包括 440 余位兩院院士在內(nèi)的 2700 余位專家學(xué)者實(shí)名投票，最終確定了 10 項(xiàng)重大科學(xué)研究成果。南京大學(xué)杜靈杰教授課題組的成果能夠脫穎而出，足見其科研價(jià)值之高。（更多科學(xué)研究成果請見《中國科學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布！祝賀我國科學(xué)家》）
在物理學(xué)領(lǐng)域，引力子被視為引力波所對應(yīng)的自旋 2 的假想粒子，是連接廣義相對論與量子力學(xué)的關(guān)鍵。理論推測分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中或涌現(xiàn)出類引力子，這種凝聚態(tài)準(zhǔn)粒子是自旋2的低能模式激發(fā)（稱為引力子模或引力子激發(fā)），但一直未被觀測到。這個(gè)困擾物理學(xué)界多年的理論謎題，在杜靈杰教授團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。杜教授自主設(shè)計(jì)、組裝了極低溫強(qiáng)磁場共振非彈性偏振光散射系統(tǒng)，基于砷化鎵量子阱，在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中觀察到了引力子模。這種類引力子的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)從二維空間角度揭示了度規(guī)擾動(dòng)的量子是自旋 2 的低能激發(fā)，為在凝聚態(tài)物質(zhì)中研究量子引力問題提供了新思路，也有助于理解引力子物理的量子規(guī)律。該成果證實(shí)了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)新的幾何描述，有望推動(dòng)半導(dǎo)體電子系統(tǒng)微觀結(jié)構(gòu)探測及拓?fù)淞孔佑?jì)算發(fā)展。
值得一提的是，引力子激發(fā)能量極低，這對測量技術(shù)提出了極高的要求。為了實(shí)現(xiàn)微波波段的共振非彈性光散射測量，科研團(tuán)隊(duì)需要借助具有高光譜分辨率和極低低波數(shù)測量能力的儀器。HORIBA T64000?拉曼光譜儀憑借其卓越的性能，成為了本研究的關(guān)鍵支持設(shè)備。該光譜儀不僅幫助科研團(tuán)隊(duì)在極低的能量范圍內(nèi)捕捉到了引力子激發(fā)的信號，還提供了高精度的光譜數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)的成功提供了有力的技術(shù)保障。
HORIBA T64000?拉曼光譜儀能在定制化的實(shí)驗(yàn)條件下獲得測試結(jié)果，為基礎(chǔ)物理研究提供支持。
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