3月27日，國家自然科學基金委員會發(fā)布2024年度“中國科學十大進展”，南京大學兩項成果入選，分別為物理學院杜靈杰教授團隊“凝聚態(tài)物質(zhì)中引力子模的實驗發(fā)現(xiàn)”成果、天文與空間科學學院王濤教授團隊“發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞影響宿主星系形成演化的重要證據(jù)”成果。

全球關(guān)于引力子的研究，一直是物理學界的終極問題之一。如證實引力子的存在，將是顛覆當代物理學乃至整個科學領(lǐng)域的重大突破。杜靈杰團隊花費3年多時間，自主設(shè)計、集成組裝了一套多項測量參數(shù)達到世界領(lǐng)先水平的實驗裝置。這套實驗裝置像一個特殊的“望遠鏡”，有兩層樓高，可以在零下273.1攝氏度下，捕捉到最低達10G赫茲的微弱激發(fā)現(xiàn)象，并判斷其自旋。

依靠這一利器，團隊成功在砷化鎵半導體量子阱中觀察到分數(shù)量子霍爾效應(yīng)引力子，并分別從自旋、動量、能量三個角度確認了相關(guān)實驗證據(jù)。“這是引力子概念自二十世紀三十年代被提出以來，在世界上首次在實驗中觀察到它的‘投影’，我們的發(fā)現(xiàn)，也為拓撲量子計算的分數(shù)態(tài)驗證奠定了實驗基礎(chǔ)。”杜靈杰介紹，物理作為基礎(chǔ)科學，它的發(fā)展過程往往是從觀念的革新，進而推動整個技術(shù)的發(fā)展。這一重大發(fā)現(xiàn)，也對理解全新的關(guān)聯(lián)量子物理以及實現(xiàn)拓撲量子計算機的運行有至關(guān)重要的意義。

星系是構(gòu)成宇宙的基本單位，探索星系中恒星形成的觸發(fā)和停止機制是星系宇宙學的核心任務(wù)之一。理論推測星系中心的超大質(zhì)量黑洞生長過程中釋放的能量是影響星系從“生”（恒星形成星系）到“死”（寧靜星系）轉(zhuǎn)變的重要機制，但長期缺乏觀測支持。

王濤團隊發(fā)現(xiàn)星系中心黑洞的質(zhì)量是調(diào)制星系中冷氣體含量的最關(guān)鍵物理量：黑洞質(zhì)量越高的星系其冷氣體含量越低。該研究揭示了中心黑洞主要通過限制冷氣體這一恒星形成的原料來調(diào)控星系演化，解釋了寧靜星系普遍含有一個較大質(zhì)量的中心黑洞的原因，向著最終揭開星系生死之謎邁出了關(guān)鍵一步。

據(jù)了解，“中國科學十大進展”自2005年啟動以來，已成功舉辦20屆，成為盤點我國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域年度成果的重要品牌活動。