访谈实录

最近我们关注到南京大学物理学院的杜灵杰教授团队在《自然》上发表了一篇文章，讲发现了引力子特征的准粒子。那个（研究）引发了网友的热议。网络上有一种讲法，讲这项成果有可能成为预定诺奖的成果，发现了引力子的“投影”。

那这项成果到底有什么妨碍呢？今天我们就邀请到了南京大学物理学院杜灵杰教授，还有新加坡南洋理工大学物理系的杨波教授，请他们和大伙儿一起聊一聊。

主持人：杜老师您好！最近我们关注到您在《自然》上发表了一篇文章，发现了引力子特征的准粒子。那么那个发现和引力子之间有什么关系吗？

杜灵杰：首先我们的工作并没有观察到真正的大伙儿普通意义上的引力子，但真的是在一个真实的系统中揭示了引力子物理的现象。我们这一发现和（发现）引力子比，打个比方吧，可能就像纸飞机和喷气式飞机的差距。引力子的研究是物理学的终极咨询题之一，假如发现引力子，那将是验证大统一理论的关键，那个妨碍将超乎想象。

主持人：好的，刚才杜老师讲，这项研究距离真正地发现引力子可能还有非常长的路要走。那么杨教授，针对网上讲，这项成果有可能成为预定诺奖的成果，还有发现了引力子的“投影”，您如何看那个情况？

杨波：首先我能够说一下，算是杜老师的那个工作算是从难度来说或者重要性来说，确信是毋庸置疑的。因为他们在那个二维电子气里面看到了如此一个特别故意思的一种激发，在实验上特别困难。因为我们明白在二维电子气里面实现分数量子霍尔效应差不多是特别难的一个实验了，对超低温、强磁场跟高质量的样品都有特别高的要求。然后杜老师他们的团队可以在这么苛刻的条件下还可以精确地去实现光子和电子液体的耦合和测量，非常是他们用的是一种旋转偏振光去捕捉所谓引力子激发的信号，确实特别不容易。因为在分数量子霍尔效应里面，引力子那个概念和理论似乎十几年前就提出来过了，因为它的能量和不少其他激发态的能量相当，所以在很长一段时刻内觉得在实验上是特别难以看到的。所以杜老师他们那个工作在实验技术上也好，或者对验证理论上来说，也是特别大的一个突破。

你刚才说的就对于媒体的那个讲法，是不是能够预定诺奖什么的，我（觉得）这可能依然一个比较抓眼球的一种讲法。因为在我们领域的话，一些很严肃很重要的工作，事实上我们可不能一开始去贴一个标签讲是什么级别，或者诺奖级别的一个工作。因为我们明白，除了一些特别少数的例子以外，大部分诺奖的工作都需要通过十几年甚至几十年的沉淀，才能对它的重要性和妨碍性有一个比较全面的了解，甚至它实用性方面有一个全面的了解。所以目前来说，我们应该依然要祝贺一下杜老师那个特别重要的工作，然后让我们拭目以待吧。

主持人：杜老师，刚才您也提到了就讲目前的研究成果可能距离真正地发现引力子还有非常长的路要走，那么您目前的这项研究有哪些意义和作用呢？

杜灵杰：我们在那个分数量子霍尔效应中观察到的引力子模，这一实验结果是首次在一个真实系统中观察到具有引力子特征的一个集体激发。那这项研究呢，它能够为在凝聚态系统中探究量子引力相关的物理开发路径。同时我们那个研究关于凝聚态物理来讲，本身也很重要。它能够为分数量子霍尔效应全新的几何解释提供直截了当的实验证据，开发了在关联物态量子几何研究中的一个新方向。

主持人：刚才两位老师分别介绍了这项成果的妨碍，还故意义。那么大伙儿也可能比较好奇，算是杜老师，您在研究的过程中有什么比较难忘的情况能够和大伙儿分享一下吗？

杜灵杰：是如此，我们当时算是讲花了将近三年时刻，在南京大学这边我们就自主设计，然后组装了一台根植于稀释制冷技术的这种极低温、强磁场的这么一台共振非弹性偏振光散射系统。事实上它也是一台类似于拉曼系统（的实验平台）。那个系统似乎有两层楼高，它能够把样品（冷却到）零下273.1摄氏度，捕捉到最低达到10G赫兹的微弱激发，同时推断其自旋。我当时想做那个实验的时候，国内外事实上并没有满足这种测量要求的设备。那个实验对设备的要求也特别高，所以我们当时花了很长的时刻去进行设计，同时解决这一系列的困难。

那个研究事实上也是一波三折。因为我们的样品来自国外的合作者，但当初样品进出海关的时候差点被扔掉。当时我正好在外地出差，急得我连夜回到了南京，立刻写申请担保，这才保住了我们的实验样品，也才有了后面的一系列的实验。而在后面的实验过程中，事实上我们也走了不少的弯路。由于思维定势的一些限制，我们的研究对象是分数量子霍尔效应中的引力子模，其依照理论最明显的特征事实上算是自旋为2。这也是不少时候媒体在讲的情况，所以我们当时也是这么认为的。在前期的实验中要紧关注的是自旋特征，但事实上自旋2并不代表就一定是引力子模，引力子模的特征能量同样重要。但这也是到后来我才意识到的。

我还记得是2023年7月份的时候，在西班牙参加一个国际会议的时候，有一位特别资深的专家咨询了我一个咨询题。他讲你如何明白自旋为2的激发就一定是引力子模呢？当时一下子把我给咨询住了。算是我记得当时这个星期我过得很痛苦，为了回答那个咨询题，因为我自己也想搞知道那个情况。但有的时候思维定势的改变是很困难的。后来过了一两个月，最终我才想到我们能够经过特征能量的方式证明引力子模。这最终也让论文顺利发表。

主持人：这项成果目前差不多取得了一个时期性的突破。那么，接下来杜老师您有什么新的研究打算吗？

杜灵杰：我个人觉得凝聚态它是一个特别故意思的学科领域，它的研究范围也很广。比如近年来人们差不多发现不少新奇的粒子在凝聚态系统中都存在着具有类似物理性质的对应。如此人们能够利用相对小巧的凝聚态实验平台来研究高深的粒子物理。那将来呢，我计划接着围绕分数量子霍尔效应中的引力子模接着（深入）展开（一些）系统的研究工作。

主持人：凝聚态物理研究在过去40多年能够讲诞生了不少成果。就比如讲诺奖，还有中国的国家自然科学奖。那么算是，什么原因国内还有国际上有这么多科学家都朝那个方向去研究呢？您能给我们分享一下吗？

杨波：要紧的缘故可能依然因为凝聚态物理事实上是一个特别广的一个物理的一个分支。因为它事实上下面有不少分支。通俗来说，凝聚态物理是研究对各种物体跟各种液体的研究。我还专门查过一下，算是在往常，算是比如讲五六十年前甚至更早的时候的各个分支，比如讲像晶体学也好，冶金学也好，弹性力学、磁学到现在都被归纳到凝聚态物理里面。因为它有一套特别统一的思想去研究这一类固体，甚至是固体跟液体如此一些系统。

然后从另外一个方面来说，算是凝聚态物理、化学、材料学等其他的学科也有特别紧密的联系。所以无论是中国也好，或者是国外不少其他国家来说，从事凝聚态物理学的科学家应该真的是在所有物理学大分支里面是最多的。因为它事实上包含的面也算是特别的广。然后另外一个角度可能也算是，讲凝聚态物理尽管它里面有特别抽象，也特别高深的理论，但它总的来讲在不少方面也会比较接地气吧。比如讲一些最故意思的系统之一，比如讲像超导体，能够讲是特别抽象的一套理论，大伙儿也花了不少的时刻去理解超导到底是如何一个机制。但超导体跟我们平常日常关系的相关度还就是比较高的。比如讲我们明白在核磁共振里面超导体差不多得到了比较大的一个应用。甚至在我们现在的手机里面超导体也是扮演着重要的角色，能够让我们把一个很大的一个装置缩小到一个很小的一个装置。所以跟其他学科来比的话，可能它也是一个比较接地气的一个学科一个分支吧。

主持人：好的，感谢两位老师的精彩分享。我们也希望中国的科学家有更多的原创性贡献。今天的节目就到这个地方，感谢大伙儿的关注。关注科技日报，了解更多精彩内容。我们下期再见。

来源：中国科技网