“凝聚態物質中引力子模的實驗發現”是2024年度“中國科學十大進展”之一。記者6月22日從該成果主要完成人、南京大學教授杜靈杰處獲悉，近日他和團隊確認此前觀測到的“引力子模”源自關聯電子中“部分子”的幾何振蕩。

國際學術期刊《自然·物理》22日在線發表相關新成果。

此次研究的藝術創作圖，非彈性光散射實驗產生兩種“引力子模”，揭示關聯電子中涌現出“部分子”結構。（南京大學供圖）

2024年，杜靈杰團隊用自行設計制造的共振非彈性偏振光散射系統，在溫度僅比絕對零度高約0.05攝氏度、磁場強度是地球平均磁場10萬倍以上的極端環境下，成功觀測到凝聚態物質中的“引力子模”，但“引力子模”的產生機理仍待明確。

“我們這台實驗設備就像微型粒子對撞機。大型對撞機用高能電子撞擊質子，我們用光子撞擊砷化鎵量子阱裡的電子。”杜靈杰介紹。

二十世紀六十年代末，理論物理學家費曼根據電子撞擊質子時發生的深度非彈性散射現象，提出質子內部存在“部分子”。后來又有學者將“部分子”引入分數量子霍爾效應，認為在極低溫、強磁場等極端條件下，看似“鐵板一塊”的關聯電子會裂解出若干“部分子”。

在新研究中，杜靈杰團隊嘗試讓光子在更強的磁場下撞擊一群強關聯電子，結果在能量更高的區域觀測到一種全新的非彈性光散射現象，發現了高能“引力子模”。團隊通過調控實驗條件，發現“引力子模”會隨著“部分子”的變化而變化，例如，一種“部分子”變為電中性，其對應的“引力子模”也會消失。

“這些結果說明，‘引力子模’源於關聯電子中不同‘部分子’的幾何振蕩。”杜靈杰說。（記者陳席元）