自然界存在四种基本力：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。前三种力都通过交换特定玻色子产生，例如强力通过胶子、电磁力通过光子、弱力通过W和Z玻色子。
然而，引力是否也通过交换粒子产生？如果存在这种粒子，它就被称为引力子。
根据爱因斯坦的广义相对论，引力并非一种力，而是时空弯曲的几何属性。如果引力子被发现，这似乎与广义相对论相悖。
如果引力子存在，它应该具备以下特性：零质量（因为引力波以光速传播）、电中性以及自旋为2（以保证引力永远表现为吸引力）。由于引力极其微弱，目前在粒子物理层面探测引力子存在非常困难。
分数量子霍尔液体与“类引力子”激发模式
最近一篇发表在《自然》杂志上的论文报道了在分数量子霍尔液体(FQH)中发现的一种类似引力子的激发模式。这项研究由南京大学、哥伦比亚大学、普林斯顿大学和慕尼黑的一所大学合作完成。
值得注意的是，这并非理论研究，而是一项实验成果。
实验采用圆偏振共振非弹性光散射技术，在FQH系统中识别了手性引力子的模式。FQH液体是一种特殊的二维金属片，在强磁场下会展现出奇异的量子物理属性，例如出现分数倍元电荷的现象。
早在1998年，Robert Laughlin就因解释分数量子霍尔效应而获得诺贝尔物理学奖。
在FQH系统中存在类似引力子的激发模式的理论预言可以追溯到2011年，由普林斯顿大学的物理学家F.D.M. Haldane提出。可以将FQH系统比作一盆肥皂水，其中的“类引力子”激发模式就像肥皂水中被搅动产生的肥皂泡。
实验验证与未来展望
此次南大参与的研究通过实验证实了FQH系统中存在自旋为2且电中性的“类引力子”激发模式。 实验方法类似于用圆偏振光照射肥皂水，通过分析散射光的变化来推断肥皂泡的性质。
然而，与真正的引力子不同，这些激发模式具有能量，也就是质量不为零。虽然此次发现的并非真正的引力子，但这项成果仍然意义重大。
在凝聚态物理系统中模拟引力子，有助于我们更好地理解引力的本质，并为未来探测真正的引力子提供启示。
