長期以來，直接觀察引力子一直是物理學中的核心追求，因為它能彌補量子力學和廣義相對論之間的空白。但引力子那難以捉摸的性質對檢測提出了重大挑戰，然而最近的突破為這項工作開辟了一條新的途徑。

發表在《自然》雜志上的一篇論文，報告了在凝聚態系統 - 分數量子霍爾液體中首次發現“手性引力子模式”的證據。這一發現有可能徹底改變我們對引力和凝聚態物理的理解。為了理解手性引力子模式的重要性，我們必須首先深入了解量子霍爾效應及其分數變體。

量子霍爾效應是霍爾效應的量子力學版本，它在低溫和強磁場的極端條件下被觀察到。在這些條件下，霍爾電阻與磁場的關系不再是線性的，而是出現了量子化的平臺。這意味著，當電子在二維材料中移動時，它們的能級被量子化，形成所謂的朗道能級。電子在這些能級上的分布導致了霍爾電導的量子化，即霍爾電導只能取特定的離散值。

分數量子霍爾效應(FQHE)是一個更有趣的變體，是二維電子系統在極低溫度和強磁場下展現的一種量子化現象。在這種狀態下，電子氣體凝聚成一種奇異的液態，電子將磁通量線束縛在一起，形成具有分數化基本電荷的新準粒子和激發態。這些準粒子不僅具有分數電荷，而且表現出分數統計。

手性引力子模式理論上是FQHE流體中的激發，顧名思義它與引力子(假設的引力載體)具有一些相同的特征。然而，至關重要的是要認識到，這些不是傳統意義上的引力子，不是在大質量物體之間介導引力的引力子。相反，它們代表了FQHE流體內部結構特有的量子現象。

手性引力子模式的理論基礎建立在量子幾何的思想之上。在這個框架中，FQHE流體不僅可以用密度和速度來描述，還可以用量子度規來描述。這個度規定義了流體中電子所經歷的“時空”的局部幾何形狀。然后手性引力子模式在這個內部量子度規中以波紋或扭曲的形式出現。據預測，這些波紋會攜帶特定的角動量，并表現出手性，這意味著它們會向一個首選方向傳播。

研究人員采用了一種稱為偏振光散射的復雜技術來探測砷化鎵量子阱中在高磁場和低溫的極端條件下形成的FQHE系統內的集體激發。他們的觀察揭示了一種特定的激發模式，其特征與手性引力子模式的理論預測相一致。

觀測到的模式顯示出一個能隙，這是激發它所需的最小能量，與預測的手性引力子的能隙相匹配。此外，該模式表現出預測的角動量和手性，進一步加強了其作為手性重子的識別。這個開創性的實驗代表了在凝聚態系統中首次觀察到具有類似引力子性質的準粒子。

手性引力子模式的發現對凝聚態物理及其他領域具有重大意義，它提供了一個獨特的平臺來研究引力和量子力學之間的相互作用。了解這些模式是如何在FQHE中出現的，可以為引力本身難以捉摸的本質提供有價值的見解。此外，FQHE的拓撲性質表明，手性引力子模式可能對某些類型的干擾具有魯棒性，為未來量子技術的潛在應用鋪平了道路。(www.ws46.com)

然而，還有很多有待探索的地方。需要進一步的研究來充分表征手性引力子模式的行為及其與FQHE流體中其他激勵的相互作用。此外，理論的進步對于彌合FQHE中觀測到的模式與引力基本理論之間的差距至關重要，有可能導致對時空本身本質的更深入理解。