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3月27日发布的2024年度“中国科学十大进展”中，三大科学进展来自江苏。其中，“凝聚态物质中引力子模的实验发现”“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”的主要完成单位，均为南京大学，主要完成人分别为杜灵杰、王涛；“高能量转化效率锕系辐射光伏微核电池的创制”主要完成单位为苏州大学、西北核技术研究所和湘潭大学，主要完成人为王殳凹、王亚星和欧阳晓平。
凝聚态物质中引力子模的实验发现
根据波粒二象性，引力子被视为引力波所对应的自旋2的假想粒子，是连接广义相对论与量子力学的关键。理论推测分数量子霍尔效应中或涌现出类引力子，这种凝聚态准粒子是自旋2的低能模式激发（称为引力子模或引力子激发），但一直未观测到。
南京大学物理学院教授、博士生导师杜灵杰等，自主设计、组装了极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统，基于砷化镓量子阱，在分数量子霍尔效应中首次观察到引力子模。这种类引力子的实验发现从二维空间角度揭示度规扰动的量子是自旋2的低能激发，为在凝聚态物质中研究量子引力问题提供了新思路，也有助于理解引力子物理的量子规律。该成果证实了分数量子霍尔效应新的几何描述，有望推动半导体电子系统微观结构探测及拓扑量子计算发展。
杜灵杰就职于南京大学物理学院、固体微结构物理国家重点实验室和江苏省物理科学研究中心，研究方向为三五族半导体中新奇量子物态的极端条件输运和光学研究，已取得若干国际开创性成果。
高能量转化效率锕系辐射光伏微核电池的创制
微型核电池因持久稳定的电力供应特性，在极端环境和长期运作需求中具有独特优势。锕系核素因其长半衰期和高衰变能，成为该类电池的理想“燃料”。然而，传统的微型核电池设计中严重的自吸收阻碍了锕系核素衰变能的高效转换。苏州大学王殳凹、王亚星和西北核技术研究所/湘潭大学欧阳晓平等提出了一种基于“聚结型能量转换器”的锕系微型核电池架构，实现了锕系核素与能量转换单元的分子级耦合，大幅削减了自吸收效应，使衰变能转化效率提升了8000倍。
该研究结合光伏电池技术将辐射自发光转化为电力输出，开发出新型锕系辐射光伏核电池，达到了此类电池最高的能量转换效率。该研究为高效微型核电池开发提供了理论基础，也为放射性废物的高值资源化利用提供了新思路。相关研究结果于2024年9月18日发表于《Nature》。
王殳凹、王亚星为苏州大学放射医学与防护学院、放射医学与辐射防护国家重点实验室教授。
发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据
星系是构成宇宙的基本单位，探索星系中恒星形成的触发和停止机制是星系宇宙学的核心任务之一。理论推测星系中心的超大质量黑洞生长过程中释放的能量是影响星系从“生”（恒星形成星系）到“死”（宁静星系）转变的重要机制，但长期缺乏观测支持。
南京大学天文与空间科学学院教授王涛等，发现星系中心黑洞的质量是调制星系中冷气体含量的最关键物理量：黑洞质量越高的星系其冷气体含量越低。该研究揭示了中心黑洞主要通过限制冷气体这一恒星形成的原料来调控星系演化，解释了宁静星系普遍含有一个较大质量的中心黑洞的原因，向着最终揭开星系生死之谜迈出了关键一步。
王涛2012年于南京大学获得天体物理博士学位，曾先后在哈佛大学、巴黎萨克雷大学和东京大学学习和工作，2021年入职南京大学，主要从事星系、星系团以及大尺度结构的形成演化的研究。
新华日报·交汇点记者 徐冠英 杨频萍 张宣/文 王子杰/视频
部分图片来源：南京大学
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