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　　近日(ri)，南京大(da)學物理(li)學院杜(du)靈(ling)杰教授團隊在(zai)量子(zi)(zi)物理(li)研究方面(mian)取得重大(da)進展。他(ta)們利(li)用極端(duan)條件下的偏振光散射技術(shu)在(zai)砷(shen)化鎵量子(zi)(zi)阱中對分數(shu)量子(zi)(zi)霍爾效應的集體激發進行(xing)了(le)測量，世(shi)界(jie)上首次觀察到引力(li)子(zi)(zi)激發(引力(li)子(zi)(zi)模)——引力(li)子(zi)(zi)在(zai)凝聚態物質中的新(xin)奇準(zhun)粒(li)子(zi)(zi)。北(bei)京時間2024年3月28日(ri)，國際頂級學術(shu)期刊Nature在(zai)線(xian)發表了(le)杜(du)靈(ling)杰教授及其合作者的論文“Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids”。

　　全(quan)球關(guan)于引(yin)力(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)研究，一直是(shi)物(wu)理學界的(de)(de)(de)(de)(de)終極問題之(zhi)一；如證實引(yin)力(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，將是(shi)顛覆當代物(wu)理學乃至整個科學領域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)突(tu)破(po)。南京大(da)學的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)項工作中(zhong)首次觀察到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)子(zi)(zi)模(mo)是(shi)引(yin)力(li)子(zi)(zi)在(zai)凝(ning)聚(ju)態系統(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)投影(ying)(存(cun)在(zai))。這(zhe)一重大(da)發現(xian)，也對理解全(quan)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)聯量子(zi)(zi)物(wu)理以及實現(xian)拓撲量子(zi)(zi)計算機的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)有至關(guan)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)意義。

　　廣(guang)(guang)義相(xiang)對(dui)論(lun)，指出引(yin)力(li)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種幾何效應。廣(guang)(guang)義相(xiang)對(dui)論(lun)的愛因斯(si)坦場方程，解(jie)(jie)釋了(le)宇宙中絕大多數的宏觀現(xian)象(xiang)，預言(yan)了(le)引(yin)力(li)波(bo)作為(wei)時空度規的擾動(dong)并被實(shi)驗觀察到(dao)。但是(shi)，廣(guang)(guang)義相(xiang)對(dui)論(lun)卻很難(nan)像量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)那樣去(qu)描述微觀世界。而(er)早(zao)在廣(guang)(guang)義相(xiang)對(dui)論(lun)誕生之初，愛因斯(si)坦就想過將這一(yi)(yi)(yi)理(li)(li)論(lun)與量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)統一(yi)(yi)(yi)起來，從而(er)開啟(qi)了(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)引(yin)力(li)的研究。1939年，Fierz和(he)Pauli提出了(le)早(zao)期(qi)的量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)引(yin)力(li)理(li)(li)論(lun)，即Fierz-Pauli場方程，預言(yan)了(le)引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(可理(li)(li)解(jie)(jie)為(wei)時空度規擾動(dong)的量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua))是(shi)一(yi)(yi)(yi)種自(zi)旋2的粒子(zi)(zi)(zi)(zi)，而(er)引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)后來也(ye)在11維超膜理(li)(li)論(lun)(M理(li)(li)論(lun))里占據著核心地位。引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)包括有(you)質量(liang)(liang)和(he)無質量(liang)(liang)兩類，有(you)質量(liang)(liang)的引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)被認為(wei)與暗(an)物(wu)質有(you)關。很顯然，引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的研究是(shi)物(wu)理(li)(li)學(xue)的終極問題之一(yi)(yi)(yi)，是(shi)實(shi)現(xian)大統一(yi)(yi)(yi)理(li)(li)論(lun)之關鍵步驟。事實(shi)上，天文學(xue)領(ling)域一(yi)(yi)(yi)直在尋(xun)找引(yin)力(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)可能的實(shi)驗證據，如果證實(shi)，將會是(shi)改變物(wu)理(li)(li)學(xue)乃至整個科(ke)學(xue)領(ling)域的巨大突破。

　　對(dui)(dui)于宇宙中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)本(ben)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，凝(ning)聚(ju)態(tai)(tai)系統中(zhong)那(nei)些滿足其(qi)類(lei)似(si)行為(wei)規(gui)(gui)律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)體激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)被(bei)(bei)視作(zuo)基(ji)(ji)本(ben)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)投射在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)這(zhe)(zhe)些系統上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，是(shi)準粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。近年(nian)(nian)來(lai)，理論(lun)(lun)(lun)物(wu)(wu)理學(xue)家Haldane(2016年(nian)(nian)諾貝爾(er)(er)(er)物(wu)(wu)理學(xue)獎得主(zhu)(zhu))提(ti)出分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)中(zhong)可(ke)能存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)著引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，也(ye)(ye)被(bei)(bei)稱為(wei)分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)種強關聯(lian)拓(tuo)撲效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，是(shi)當代凝(ning)聚(ju)態(tai)(tai)物(wu)(wu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)重(zhong)要(yao)(yao)研究前(qian)沿之一(yi)(yi)，其(qi)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)現(xian)獲得了(le)(le)(le)(le)1998年(nian)(nian)諾貝爾(er)(er)(er)物(wu)(wu)理學(xue)獎。其(qi)中(zhong)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)態(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)圖像上(shang)可(ke)被(bei)(bei)理解(jie)為(wei)復(fu)合粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(一(yi)(yi)個電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)綁上(shang)兩(liang)(liang)個磁通(tong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi))在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)執行回(hui)旋軌道運動。而(er)Haldane對(dui)(dui)分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)給(gei)出了(le)(le)(le)(le)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)幾(ji)何解(jie)釋，認(ren)為(wei)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)著一(yi)(yi)種長期被(bei)(bei)忽視的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)度(du)(du)規(gui)(gui)，這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)度(du)(du)規(gui)(gui)可(ke)描(miao)述(shu)運動軌道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(圖1左)。該度(du)(du)規(gui)(gui)擾動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)化即引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，表現(xian)為(wei)軌道形(xing)(xing)變產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)低(di)能量(liang)(liang)(liang)長波(bo)集(ji)體激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(圖1右)，理論(lun)(lun)(lun)預測(ce)該集(ji)體激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)自(zi)旋2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)手性(xing)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，其(qi)自(zi)旋只能為(wei)+2或-2。Bergshoeff和Townsend等人(這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)位是(shi)M理論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)提(ti)出者之一(yi)(yi))進一(yi)(yi)步(bu)指出，引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)以(yi)被(bei)(bei)非(fei)相對(dui)(dui)論(lun)(lun)(lun)極限下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2+1維(wei)、有(you)質量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Fierz-Pauli場(chang)(chang)方程所(suo)描(miao)述(shu)，同時也(ye)(ye)可(ke)被(bei)(bei)零簡化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3+1維(wei)線(xian)性(xing)愛因斯坦場(chang)(chang)方程所(suo)描(miao)述(shu)，揭(jie)示了(le)(le)(le)(le)這(zhe)(zhe)類(lei)神(shen)秘(mi)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)特征。作(zuo)為(wei)分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)新(xin)幾(ji)何理論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵結論(lun)(lun)(lun)，引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)對(dui)(dui)凝(ning)聚(ju)態(tai)(tai)物(wu)(wu)理本(ben)身也(ye)(ye)具(ju)(ju)有(you)極其(qi)重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義。此前(qian)，分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)被(bei)(bei)認(ren)為(wei)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)陳-西蒙斯拓(tuo)撲量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)場(chang)(chang)論(lun)(lun)(lun)來(lai)描(miao)述(shu)。然而(er)，Haldane提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)幾(ji)何理論(lun)(lun)(lun)超越了(le)(le)(le)(le)該領域(yu)傳(chuan)統拓(tuo)撲量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)場(chang)(chang)論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)框架，帶來(lai)了(le)(le)(le)(le)一(yi)(yi)種新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“陳-西蒙斯+量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)幾(ji)何”理論(lun)(lun)(lun)，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)為(wei)關聯(lian)物(wu)(wu)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究打(da)開新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向。而(er)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，如果(guo)證實(shi)(shi)，將為(wei)這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關聯(lian)物(wu)(wu)理提(ti)供(gong)重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗支持。此外(wai)，引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)以(yi)用來(lai)分(fen)(fen)(fen)辨一(yi)(yi)些分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)態(tai)(tai)所(suo)具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)阿貝爾(er)(er)(er)基(ji)(ji)態(tai)(tai)波(bo)函數(shu)，對(dui)(dui)于實(shi)(shi)現(xian)拓(tuo)撲量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)計算(suan)有(you)著關鍵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義。遺憾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，尋找分(fen)(fen)(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾(er)(er)(er)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)引(yin)(yin)力(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，一(yi)(yi)直(zhi)是(shi)懸而(er)未決的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題，至今未能突破(po)。

圖(tu)1：(左)量子度(du)規描述(shu)運(yun)行(xing)軌道的(de)形(xing)狀。(右)軌道形(xing)變產生最低能量長波激發。

圖2：圓偏振(zhen)光測量(liang)引力子激(ji)發

　　2019年(nian)，杜靈杰團隊在(zai)(zai)分數(shu)(shu)量(liang)(liang)(liang)子霍(huo)爾(er)(er)(er)(er)效應中(zhong)發(fa)現了(le)(le)一(yi)種新的(de)(de)(de)集體激發(fa)，這(zhe)一(yi)結(jie)果(guo)隨即(ji)被理論物理學家(jia)們認(ren)為(wei)(wei)可(ke)(ke)能是分數(shu)(shu)量(liang)(liang)(liang)子霍(huo)爾(er)(er)(er)(er)效應引(yin)力(li)子并提出了(le)(le)檢(jian)測(ce)該(gai)引(yin)力(li)子的(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)自旋(xuan)測(ce)量(liang)(liang)(liang)方案(an)。這(zhe)觸發(fa)了(le)(le)杜靈杰率領實驗(yan)(yan)(yan)團隊在(zai)(zai)分數(shu)(shu)量(liang)(liang)(liang)子霍(huo)爾(er)(er)(er)(er)效應中(zhong)去(qu)探尋(xun)并最(zui)終發(fa)現這(zhe)類(lei)神秘(mi)粒子的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。分數(shu)(shu)量(liang)(liang)(liang)子霍(huo)爾(er)(er)(er)(er)效應引(yin)力(li)子是四極(ji)激發(fa)，需(xu)要雙(shuang)光(guang)(guang)子過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)非(fei)(fei)彈性光(guang)(guang)散(san)射(she)。至關(guan)重要的(de)(de)(de)是，需(xu)要通過(guo)(guo)入(ru)射(she)和(he)(he)散(san)射(she)圓偏振光(guang)(guang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)子自旋(xuan)(圖2)，來確(que)定該(gai)引(yin)力(li)子激發(fa)的(de)(de)(de)標志(zhi)性特(te)征：自旋(xuan)2。而在(zai)(zai)當時，國(guo)內外尚無滿足(zu)要求的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)設(she)備(bei)可(ke)(ke)以(yi)進行這(zhe)一(yi)實驗(yan)(yan)(yan)。不(bu)同于普(pu)通的(de)(de)(de)非(fei)(fei)彈性(拉(la)曼)光(guang)(guang)散(san)射(she)，該(gai)實驗(yan)(yan)(yan)對設(she)備(bei)要求極(ji)高而且(qie)看似矛(mao)盾，一(yi)直極(ji)富挑戰(zhan)性。一(yi)方面(mian)，實驗(yan)(yan)(yan)測(ce)量(liang)(liang)(liang)要求極(ji)低的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(約50mK，零下273.1度(du)(du))和(he)(he)強磁場(chang)(約10特(te)斯(si)拉(la)，地球(qiu)平均磁場(chang)的(de)(de)(de)10萬倍(bei)以(yi)上)，需(xu)要通過(guo)(guo)稀釋制冷機(ji)實現；另一(yi)方面(mian)，實驗(yan)(yan)(yan)中(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)見光(guang)(guang)以(yi)及制冷機(ji)透光(guang)(guang)窗戶的(de)(de)(de)輻(fu)射(she)卻(que)容易將溫(wen)度(du)(du)升至100mK以(yi)上，且(qie)實驗(yan)(yan)(yan)測(ce)量(liang)(liang)(liang)對制冷機(ji)脈沖管等帶(dai)來的(de)(de)(de)振動也極(ji)為(wei)(wei)敏感；難上加難的(de)(de)(de)是，因(yin)為(wei)(wei)引(yin)力(li)子激發(fa)能量(liang)(liang)(liang)極(ji)低(在(zai)(zai)該(gai)工(gong)作中(zhong)最(zui)低約為(wei)(wei)70GHz)，所以(yi)需(xu)要實現微(wei)波(bo)波(bo)段的(de)(de)(de)共振非(fei)(fei)彈性光(guang)(guang)散(san)射(she)測(ce)量(liang)(liang)(liang)，而這(zhe)種測(ce)量(liang)(liang)(liang)即(ji)使在(zai)(zai)室溫(wen)都很困難。不(bu)僅如此(ci)，實驗(yan)(yan)(yan)還需(xu)要利用光(guang)(guang)的(de)(de)(de)圓偏振性進行自旋(xuan)測(ce)量(liang)(liang)(liang)。因(yin)此(ci)這(zhe)一(yi)實驗(yan)(yan)(yan)一(yi)度(du)(du)被人認(ren)為(wei)(wei)是不(bu)可(ke)(ke)能完成的(de)(de)(de)。

　　對(dui)于(yu)該(gai)實驗(yan)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)，無論是從實驗(yan)技術，還(huan)是從基礎物理(li)創(chuang)新角度，都意味著(zhu)是0到(dao)1的(de)(de)突破(po)(po)。杜靈杰帶領團隊(dui)，花費(fei)數(shu)年時間，通過精(jing)妙的(de)(de)設(she)計將(jiang)看似矛盾的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)要求一一實現，在南(nan)京大(da)學自(zi)主(zhu)設(she)計、集(ji)成組裝了(le)一臺根植(zhi)于(yu)He3-He4稀(xi)釋(shi)制冷技術的(de)(de)極低(di)溫強磁場共振(zhen)非彈性(xing)偏(pian)振(zhen)光散(san)射(she)系統(圖3a)。這(zhe)(zhe)一特(te)殊的(de)(de)“望(wang)遠鏡”有兩層樓(lou)高，可以(yi)在零下273.1度下捕捉到(dao)最(zui)低(di)達(da)10GHz的(de)(de)微弱(ruo)激(ji)發(fa)并(bing)判斷(duan)其自(zi)旋。測(ce)(ce)試表明，這(zhe)(zhe)一技術的(de)(de)相關(guan)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)參(can)數(shu)達(da)到(dao)國際領先水平，為(wei)引(yin)力(li)子(zi)(zi)激(ji)發(fa)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)奠(dian)定了(le)實驗(yan)基礎。依靠這(zhe)(zhe)一利(li)器，實驗(yan)團隊(dui)在砷化鎵(jia)半導體量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)中成功(gong)觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)分(fen)數(shu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)霍爾效(xiao)應引(yin)力(li)子(zi)(zi)，取得重要突破(po)(po)。團隊(dui)通過共振(zhen)非彈性(xing)光散(san)射(she)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)到(dao)了(le)最(zui)低(di)能量(liang)(liang)(liang)長波集(ji)體激(ji)發(fa)，并(bing)通過改變入射(she)和(he)散(san)射(she)光的(de)(de)自(zi)旋，觀(guan)察到(dao)該(gai)激(ji)發(fa)具有自(zi)旋2的(de)(de)特(te)性(xing)且(qie)是手性(xing)的(de)(de)(圖3b)。并(bing)且(qie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)極小激(ji)發(fa)峰寬符(fu)合動(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)守恒下引(yin)力(li)子(zi)(zi)激(ji)發(fa)的(de)(de)長波特(te)性(xing)(圖3c)，而(er)測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)在m/n分(fen)數(shu)態正比于(yu)Ec/n(Ec為(wei)庫(ku)倫能)，符(fu)合其能量(liang)(liang)(liang)特(te)性(xing)(圖3d)。這(zhe)(zhe)些結果從自(zi)旋，動(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)和(he)能量(liang)(liang)(liang)角度充(chong)分(fen)提供(gong)了(le)引(yin)力(li)子(zi)(zi)激(ji)發(fa)的(de)(de)實驗(yan)證據。

圖3：(a)極低溫強磁場共振(zhen)非彈性(xing)偏振(zhen)光(guang)散射測量(liang)平臺(tai)。(b)引力(li)子(zi)激發(fa)的手性(xing)自旋2特(te)(te)(te)性(xing)。(c)引力(li)子(zi)激發(fa)峰(feng)峰(feng)寬揭示其(qi)長波特(te)(te)(te)性(xing)。(d)引力(li)子(zi)激發(fa)能量(liang)符合其(qi)能量(liang)特(te)(te)(te)性(xing)。

　　這(zhe)(zhe)一(yi)工(gong)作(zuo)是(shi)自(zi)引力子(zi)(zi)(zi)這(zhe)(zhe)一(yi)概念被(bei)提出以來，首(shou)次在實(shi)(shi)驗(yan)上發(fa)現(xian)具有引力子(zi)(zi)(zi)特征的(de)準粒子(zi)(zi)(zi)。該(gai)實(shi)(shi)驗(yan)工(gong)作(zuo)從凝(ning)聚態(tai)角度(du)揭示(shi)了度(du)規擾動的(de)量子(zi)(zi)(zi)化(hua)是(shi)自(zi)旋2的(de)激(ji)(ji)發(fa)，這(zhe)(zhe)一(yi)概念來自(zi)于(yu)1930年(nian)代的(de)量子(zi)(zi)(zi)引力理論但此(ci)前從未有實(shi)(shi)驗(yan)支(zhi)持(chi)。該(gai)實(shi)(shi)驗(yan)結(jie)果為(wei)在凝(ning)聚態(tai)系統中研(yan)究(jiu)量子(zi)(zi)(zi)引力相關物理開辟了新的(de)視(shi)野。另一(yi)方面，在這(zhe)(zhe)一(yi)工(gong)作(zuo)中觀察到的(de)引力子(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)發(fa)揭示(shi)了拓(tuo)撲序(xu)中的(de)量子(zi)(zi)(zi)度(du)規，為(wei)分數(shu)量子(zi)(zi)(zi)霍(huo)爾效應的(de)新幾何理論提供了關鍵實(shi)(shi)驗(yan)證(zheng)(zheng)據(ju)。該(gai)研(yan)究(jiu)為(wei)拓(tuo)撲量子(zi)(zi)(zi)計(ji)算的(de)分數(shu)態(tai)波函數(shu)驗(yan)證(zheng)(zheng)奠(dian)定了實(shi)(shi)驗(yan)基礎，開辟了拓(tuo)撲關聯物態(tai)幾何效應實(shi)(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)的(de)新方向。

　　這一(yi)(yi)極具挑戰性(xing)研(yan)究成(cheng)果的(de)發表，意味著南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)杜靈(ling)杰(jie)教(jiao)授(shou)團隊在(zai)這一(yi)(yi)前沿領域(yu)邁出了(le)重(zhong)要一(yi)(yi)步(bu)。該工作在(zai)南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)完成(cheng)，南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)為(wei)(wei)論文的(de)第(di)一(yi)(yi)單位。南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)物(wu)(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)院杜靈(ling)杰(jie)教(jiao)授(shou)為(wei)(wei)通訊作者，負責該實驗(yan)項目。南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)博士生(sheng)梁杰(jie)輝和哥倫比亞大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)博士生(sheng)劉子煜(yu)為(wei)(wei)共(gong)同(tong)第(di)一(yi)(yi)作者。普林斯(si)頓大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)為(wei)(wei)該工作提供了(le)高質量(liang)的(de)樣(yang)品。該工作得到(dao)了(le)南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)物(wu)(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)院、固體微結構(gou)物(wu)(wu)理(li)國(guo)(guo)家(jia)重(zhong)點實驗(yan)室、人工微結構(gou)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)與技(ji)術協同(tong)創新(xin)中心(xin)的(de)大(da)(da)(da)(da)(da)力支持(chi)，以及(ji)國(guo)(guo)家(jia)海外高層次人才(cai)青年(nian)項目、國(guo)(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)基金(jin)委、科(ke)技(ji)部(bu)科(ke)技(ji)創新(xin)2030、江蘇(su)省雙創人才(cai)以及(ji)南(nan)(nan)(nan)京(jing)大(da)(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)人才(cai)啟動(dong)項目等經費的(de)支持(chi)。