华科大团队破解20年物理学悬案！成果发表于《Science》

• 2026-10-31
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不带电的粒子 也能在磁场中发生偏转？ 这一困扰国际物理学界 20年的难题 被华中科技大学科研团队 成功破解！ 北京时间10月23日 国家脉冲强磁场科学中心 最新研究成果 发表于 国际顶级学术期刊 《科学》（Science） 20年悬案： 不带电的“ 声子 ”怎么在磁场里“拐弯”？ 通常我们所说的“霍尔效应”，是指电流在磁场中发生偏转并产生横向电压——这一现象只发生在带电粒子身上。 但在绝缘体中，热量是以“声子”（一种电中性的晶格振动准粒子）的形式传递的。按常理，声子不带电，不应受到磁场影响。 自2005年科学家首次观测到“声子热霍尔效应”以来，一个困扰物理学界20年的核心争论随之诞生： 绝缘体中的热流在磁场下发生横向偏转，究竟是材料固有的“内禀机制”，还是杂质缺陷造成的“假象”？ 二十年来，国际物理学界各持己见，争论不休。 55特斯拉强磁场出击： 破解“假象”背后的真相 为了彻底解开这一谜团，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心李亮、朱增伟教授团队，联合法国巴黎高等物理化工学院卡姆兰·贝尼亚（Kamran Behnia）教授，依托大科学装置展开攻坚。 研究团队在最高 55特斯拉 的脉冲强磁场下，对蜂窝反铁磁绝缘体 NiPS₃ 的多块单晶样品开展了精密热力学测量。 李亮教授、朱增伟教授、李小康副研究员正在调试热霍尔实验信号 关键实验发现揭开了真相： 1. 十倍差异： 在5块“路况”（品质与初始条件）基本一致的样品中，热流偏转程度最大相差近十倍； 2. 打破猜想： 偏转大小与声子平均自由程无关，却与材料的磁化特性紧密关联。 这一结论清晰表明： 热流偏转绝非杂质“碰巧”导致的散射假象，而是材料本身的内禀属性！ 进一步理论分析揭示，材料中的 磁振子与声子能带存在多处交叉 ，两者产生强烈耦合后形成新的杂化模式， 让原本电中性的声子获得了感知磁场的“超能力” ，从而发生偏转。 NiPS3中纵向与横向热导率及面内磁各向异性的样品依赖性 拓展认知边界： 探秘中性粒子的“量子新世界” 该成果彻底证实了声子热霍尔效应的内禀起源，拓展了霍尔效应家族的认知边界，促使物理学界重新审视声子与磁场相互作用的理论框架。 国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授： “量子霍尔效应让人们发现了电子的拓扑量子态，而声子霍尔效应表明， 声子这类‘中性粒子’同样拥有精彩的量子世界。 ” 研究团队合影 【科研团队名片】 第一完成单位： 华中科技大学 共同第一作者： 华中科技大学博士生孟庆凯（已毕业）、李小康副研究员 共同通讯作者： 李小康副研究员、朱增伟教授、李亮教授、卡姆兰·贝尼亚教授（巴黎高等物理化工学院） 来源 / 国家脉冲强磁场科学中心 欢迎留言，分享观点。点亮 ❤ 特别