量子
中国团队发现类引力子的首个实验证据
中国团队通过实验发现类引力子行为的证据，为探索引力子提供了新方向。
由中国、美国和德国科学家组成的团队首次检测到类引力子粒子的实验证据。引力子是一种长期追寻的假设粒子，被认为是引发引力的根源。研究人员通过将一层半导体材料置于极端条件下，使其电子发生协同运动，发现这些电子的自旋方式与引力子理论预测一致。尽管该实验未直接确认引力子的存在，但这是科学家们迄今为止最接近引力子的研究进展，为实验室中进一步探索引力子开辟了新路径。
这项研究由南京大学的Du Lingjie教授带领，团队在《自然》期刊上发表了研究成果。Du表示，他们的工作首次在凝聚态物质中证实了引力子行为。这一发现将有助于量子力学与广义相对论的结合，若能最终确认引力子的存在，将对现代物理学研究产生深远影响。
实验过程与挑战
该实验的成功离不开国际合作。普林斯顿大学的研究人员提供了高质量的半导体样品，实验则在杜凌杰团队花费三年时间建立的专用设施中进行。实验需要在接近绝对零度的环境下进行，同时施加比地球磁场强10万倍的磁场。研究团队使用一片砷化镓半导体，并通过调节激光研究电子的激发现象，最终观测到电子呈现出只有引力子才具备的二类量子自旋。
Du表示，这一设施的建成非常艰难，但为进一步的引力子研究奠定了基础。他们期待未来能在这一平台上取得更多量子前沿的突破。
引力子研究的背景与意义
在爱因斯坦的广义相对论中，引力被描述为由质量和能量引起的时空扭曲，这一理论在宏观尺度上非常成功。然而，量子力学则控制着微观世界的行为，两者在描述宇宙的根本力量时存在矛盾。为了解决这一问题，引力子被提出为引力的携带者。如果引力子存在，它应该是无质量的，并以光速传播。然而，迄今为止，引力子从未在宇宙中被直接观测到。
2019年，Du在哥伦比亚大学做博士后研究时，他的团队在量子材料中发现了一种特殊的激发现象，引发了理论物理学家的兴趣，认为这可能与引力子的探测有关。然而，进行这类实验的要求极高，系统需要在接近绝对零度的温度下操作，并暴露在超强磁场中。团队克服了诸多技术难题，最终在实验中首次观察到类引力子的行为。
未来展望
Du和他的团队对他们开发的实验设施寄予厚望，期待继续使用它来追踪引力子的存在。他们认为这一研究平台将推动更多量子前沿领域的重大发现，可能为物理学的基本理论带来革命性的进展。