2019陸科學十大進展 量子研究雙入榜

記者林至柔/綜合報導
旺報

大陸科技部高技術研究發展中心27日發布2019年度大陸科學十大進展,探測到月幔物質出露的初步證據、揭示非洲豬瘟病毒結構及其組裝機制、首次觀測到三維量子霍爾效應等10項重大科學進展,從30個候選項目中脫穎而出,其中量子相關研究就占據了兩席。

「月殼」和「月幔」都是在月球演化的最初階段形成的,撞擊增生過程產生的能量造就了熔融的岩漿洋,較輕的富鈣的斜長石組分上浮形成月殼,橄欖石、低鈣輝石等較重的鐵鎂質礦物結晶下沉形成月幔。

引力誘導量子衛星實驗

此前,關於月幔物質組成的仍未被證實,大陸的嫦娥四號探測器最近成功著陸在月球背面SPA區域的馮.卡門撞擊坑內,並利用月球車「玉兔2號」展開巡視探測,中國科學院國家天文台李春來與團隊,提出了玉兔2號的初步光譜探測結果,分析發現了低鈣(斜方)輝石和橄欖石的存在,這種礦物組合很可能就是月幔的深部物質,這一發現為月球早期岩漿洋研究提供了新的約束條件,加深了對月球內部形成及演化的認識。

量子力學和廣義相對論是現代物理學的兩大支柱,然而,任何試圖將量子力學和廣義相對論進行融合的理論工作都遇到極大困難,目前關於如何融合量子力學和引力理論的討論,模型眾多,但都普遍缺乏實驗證明,中國科學技術大學教授潘建偉、彭承志、范靖雲等人合作,利用「墨子號」量子科學實驗衛星,在國際上率先在太空中展開了引力誘導量子糾纏退相關的實驗,對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況進行測試,這是國際上首次利用量子衛星在地球引力場中對嘗試融合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗證實,將造就推動相關物理學基礎理論和實驗研究。

證實三維量子霍爾效應

在二維電子體系中發現「量子霍爾效應」使得拓撲學在凝聚態物理學中發揮了核心作用,30多年前,美國物理學家伯特蘭.霍爾珀林等人從理論上預言可能在三維電子氣體系中產生量子霍爾效應,但迄今為止,還沒有從實驗上觀測到「三維量子霍爾效應」。

去年,大陸南方科技大學物理學系研究生張立源、中國科學技術大學物理學系研究生喬振華及新加坡科技設計大學研究生楊聲遠等人合作,在塊體碲化鋯(ZrTe5)晶體中首次實驗證實「三維量子霍爾效應」,對碲化鋯體單晶進行了磁場下的低溫電子輸運測量,在一個相對低的磁場下達到了極端量子極限狀態,此狀態下,研究人員觀測到了一個接近於零的無耗散縱向電阻,並沿著磁場方向形成了一個正比於半個費米波長的很好的霍爾電阻平台,是「三維霍爾效應出現」的確鑿標誌。

你可能還想看