我国科研团队揭示“引力子模”的起源

“凝聚态物质中引力子模的实验发现”是2024年度“中国科学十大进展”之一。记者6月22日从该成果主要完成人、南京大学教授杜灵杰处获悉，近日他和团队确认此前观测到的“引力子模”源自关联电子中“部分子”的几何振荡。

国际学术期刊《自然·物理》22日在线发表相关新成果。

此次研究的艺术创作图，非弹性光散射实验产生两种“引力子模”，揭示关联电子中涌现出“部分子”结构。（南京大学供图）

2024年，杜灵杰团队用自行设计制造的共振非弹性偏振光散射系统，在温度仅比绝对零度高约0.05摄氏度、磁场强度是地球平均磁场10万倍以上的极端环境下，成功观测到凝聚态物质中的“引力子模”，但“引力子模”的产生机理仍待明确。

“我们这台实验设备就像微型粒子对撞机。大型对撞机用高能电子撞击质子，我们用光子撞击砷化镓量子阱里的电子。”杜灵杰介绍。

二十世纪六十年代末，理论物理学家费曼根据电子撞击质子时发生的深度非弹性散射现象，提出质子内部存在“部分子”。后来又有学者将“部分子”引入分数量子霍尔效应，认为在极低温、强磁场等极端条件下，看似“铁板一块”的关联电子会裂解出若干“部分子”。

在新研究中，杜灵杰团队尝试让光子在更强的磁场下撞击一群强关联电子，结果在能量更高的区域观测到一种全新的非弹性光散射现象，发现了高能“引力子模”。团队通过调控实验条件，发现“引力子模”会随着“部分子”的变化而变化，例如，一种“部分子”变为电中性，其对应的“引力子模”也会消失。

“这些结果说明，‘引力子模’源于关联电子中不同‘部分子’的几何振荡。”杜灵杰说。