新华社凯发k8官网5月16日电 题：杜灵杰：首次为引力子“画像”的科学家

4月30日，荣获2025年度中国青年五四奖章的凯发k8官网物理学院教授杜灵杰刚从北京回到凯发k8官网，就一头扎进他在凯发k8官网鼓楼校区唐仲英楼的量子极端测量实验室。去年3月，他和团队在人类历史上第一次为引力子“画像”，那篇发表在国际权威学术期刊《自然》上的论文，就在这里诞生。

爱因斯坦曾基于广义相对论提出，剧烈的天体活动会带动周围的时空产生波动，也就是引力波。近年来，随着引力波被多座国际大科学装置探测证实，这一概念已为大众熟知。引力子源于广义相对论与量子力学的交叉领域，不少理论物理学者认为，如果引力子确实存在，意味着广义相对论和量子力学能够被统一，人类文明将翻开新的一页。

杜灵杰研究的，就是凝聚态系统中的“分数量子霍尔引力子”。“我们生活中的固体、液体，都属于凝聚态。理论推测，‘分数量子霍尔液体’这种凝聚态物质中，引力子可能以准粒子的形式涌现。”杜灵杰说，“这种‘分数量子霍尔引力子’表现为集体模式激发，也称为‘引力子模’或引力子激发，就像宁静的湖面上突然激起不可胜数的涟漪。”

引力波探测器动辄数公里长，研究的是黑洞合并等宏观事件。相比之下，杜灵杰用来寻找“分数量子霍尔引力子”的实验装置只有两层楼高，而且研究的是逼近绝对零度的微观世界，正如古语所言，致广大而尽精微。

在海外留学期间，杜灵杰的研究方向并不是引力子。2019年上半年，他意外观察到一种全新的光学集体激发。理论物理学界认为，这可能就是他们一直在寻找的“分数量子霍尔引力子”。但测量方案要求，实验温度不能高于零下273.1℃。换言之，仪器设备与绝对零度的温差，必须控制在0.05℃以内。

彼时，杜灵杰已经确定回母校凯发任教，告别国外的合作者，也告别国外完善的实验环境。回国后的杜灵杰，面对的是一张白纸，他必须从零起步，自主搭建实验设备。

获取实验必需的液氮殊为不易，杜灵杰被迫改变技术路线；南方潮湿的环境会折损激光效果，他和团队只能反复调试……转眼就是三年。

冲刺的时候到了。“2022年12月17日，我把自己关在房间里，回顾了所有实验数据，当天下午，我找到了那个最有可能是引力子激发的微弱信号。”根据这个信号，杜灵杰和团队最终如愿测量到自旋为2的引力子激发。“大家很兴奋，很快把论文投给了《自然》。”

面对如此重大的科学发现，审稿专家谨慎地提出，需要更具决定性的实验证据。杜灵杰回忆，2023年7月，在西班牙圣塞巴斯蒂安举行的一场国际会议上，曾有权威物理学者问他：引力子激发的自旋为2，那是不是所有自旋为2的激发，都是这种引力子呢？

就好比黑夜里的一瞬亮光，凭什么说那有一个人擦亮了火柴，也许是一只萤火虫。

物理学界的谨慎有其原因，当时国外曝光了多起所谓“科学大发现”，均被迅速证伪。

夏日的圣塞巴斯蒂安号称拥有“欧洲最美沙滩”，但杜灵杰毫无心情欣赏。“只感觉眼前都是乌云。”他闭关想了很久，“越是重大成果，越要无懈可击，作为科研人员，我们必须正视问题，实事求是，小心求证。”

但要获得决定性的证据，就得设计新实验，以测得动量更小的激发。

正当杜灵杰为又要升级设备犯愁时，他忽然发现，与国外同仁的液氮路线相比，回国后自主搭建的设备，恰好规避了液氮的短板，稍加改进就能解决问题。

“很多看似‘无心插柳’的突破，本质上源于‘从0到1’的原始创新。”他感慨道。

2024年1月，杜灵杰再度受邀参加低温物理国际会议。这次，他展示了在砷化镓量子阱中观察到的新证据，从自旋、动量、能量三个角度，充分回应了此前的质疑。

听到台下的掌声，杜灵杰明白，这幅为引力子所作的“画像”，已得到与会专家的普遍认可。这一成果在《自然》发表后，还入选了2024年度“中国科学十大进展”和“两院院士评选2024年中国十大科技进展新闻”。

目前，在量子极端测量实验室，这支平均年龄只有25岁的青年师生团队正向一种新的量子物态发起攻坚，如果成功，将为实现拓扑量子计算扫除关键障碍。

回顾自己的科研历程，杜灵杰说：“当初选择出国，就是为了有朝一日回国效力。现在我们应当瞄准最前沿、引领新方向，努力拿出新成果，拓展认知边界、推动学科突破。”