3月28日，记者从南京大学了解到，物理学院杜灵杰教授团队在量子物理研究方面取得重大进展。他们通过自主设计、集成组装的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统，在世界上首次观察到引力子激发，即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。3月28日，国际顶级学术期刊Nature在线发表了杜灵杰教授及其合作者的论文。

现代快报/现代+记者 于露 综合新华社

杜灵杰介绍，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。”

“这一实验工作本身起源于5年前实验的一个意外发现”，杜灵杰说，当时，理论物理学家们认为，实验结果可能意味着有分数量子霍尔引力子。后来，杜灵杰在南大与团队用了三年多时间搭建新的仪器设备。

“当时国内外没有符合实验要求的测量设备。因为这个实验对设备的要求极高，而且看上去自相矛盾。”论文共同第一作者、南京大学博士生梁杰辉介绍，一方面，实验需要极低温和强磁场——温度仅比绝对零度高约0.05摄氏度，磁场强度要达到地球平均磁场的10万倍以上，虽然这两个条件可以通过特殊的制冷机实现；但另一方面，为了开展光学测量，制冷机上必须安装透光窗户，这又很容易导致实验温度上升，机器振动也会影响光学测量的精度。

杜灵杰介绍，团队自主设计、组装了一台两层楼高的“望远镜”，它的各项测量参数、指标达到了国际领先水平，比如可以达到零下273.1摄氏度的极低温度和约10特斯拉的强磁场等。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。

据了解，全球关于引力子的研究，一直是物理学界的终极问题之一；如证实引力子的存在，将是颠覆当代物理学乃至整个科学领域的巨大突破。南京大学的这项工作中，首次观察到的引力子模是引力子在凝聚态系统中的“投影”。

“物理需要实验支持，从上世纪30年代引力子这一概念被提出后，一直没有被实验验证过。我们的发现，首次在凝聚态系统里验证了具有引力子特征的准粒子，也为拓扑量子计算的分数态验证奠定了实验基础。”杜灵杰说，物理作为基础科学，它的发展过程往往是从观念的革新，进而推动整个技术的发展。这一重大发现，也对理解全新的关联量子物理以及实现拓扑量子计算机的运行有至关重要的意义。

这一极具挑战性研究成果的发表，意味着南京大学杜灵杰教授团队在这一前沿领域迈出了重要一步。“一晃我回国也五年了，2023年我们与合作者在Nature上发表了激子分数量子霍尔效应的工作，今年这篇也属于分数量子霍尔效应领域。未来，我们团队将继续深入研究引力子物理，期待更多量子前沿领域的新发现。”杜灵杰说。