我国科研团队破解“引力子模”起源之谜

“凝聚态物质中引力子模的实验发现”荣膺2024年度“中国科学十大进展”殊荣。据6月22日消息，成果主要完成人、南京大学杜灵杰教授透露，团队已证实此前观测到的“引力子模”实则是关联电子内“部分子”的几何振荡所致。

相关最新研究成果已刊登于国际学术期刊《自然·物理》6月22日的在线版中。

回溯至2024年，杜灵杰团队依托自主研发的共振非弹性偏振光散射装置，在近乎绝对零度（仅高0.05摄氏度）及磁场强度超地球平均磁场10万倍的极端环境下，成功捕捉到了凝聚态物质中的“引力子模”，但当时其生成机制尚不明朗。

“我们的实验装置堪比微缩版粒子对撞机。大型对撞机利用高能电子轰击质子，而我们则用光子去轰击砷化镓量子阱内的电子。”杜灵杰解释道。

上世纪六十年代末，理论物理学家费曼基于电子撞击质子时的深度非弹性散射现象，提出了质子内部存在“部分子”的观点。此后，有学者将“部分子”概念引入分数量子霍尔效应研究，认为在极低温与强磁场等极端条件下，看似紧密相连的关联电子群会分裂出若干“部分子”。

在这项新研究中，杜灵杰团队尝试在更强磁场下利用光子冲击强关联电子，结果在高能区发现了一种全新的非弹性光散射现象——即“引力子模”。实验发现，“引力子模”的存亡与“部分子”状态紧密挂钩，例如，当某类“部分子”转为电中性时，其对应的“引力子模”随之消逝。

“研究结果表明，‘引力子模’的物理本质在于关联电子内部不同‘部分子’的几何振荡。”杜灵杰表示。（记者陈席元）