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物理学家薛其坤与他的量子世界

科普小知识2022-01-28 01:43:13
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据新华社报道,5月30日,薛其坤(左)和他的学生在北京清华大学实验室工作

沉浸在量子世界十多年,他不仅探索了如何与量子世界沟通,还与外界和学术界保持着对话。他说实验室生活与其说是艰苦的工作,不如说是无私的。当中科院院士和清华大学副校长的光环笼罩在他身上时,他更习惯于被学生们称为“薛老师”。他说科学发现没有第二位,没有时间可以浪费,没有退路...

他就是与时间赛跑的物理学家、量子反常霍尔效应的发现者薛其昆。

争取时间

享受“7-11”生活

2013年3月15日,《科学》杂志发表了一项震惊物理学界的成果——薛其昆带领的团队在实验中首次发现了量子反常霍尔效应。

在新闻发布会上,杨振宁的评论让人们更加意识到这一成就的重要性。“这让我想起许多年前物理学家吴健雄的一个电话。她第一次告诉我,在实验室里进行了一项非宇称守恒实验。这一发现震惊了世界。如今,薛其昆和他的团队的实验结果不仅是科学界的喜事,也是整个国家的喜事。”

有人说,没有“与时间赛跑”的坚持,就不会有科学研究成果。

“这真的是一场斗争。”清华大学物理系前主任朱邦芬院士感叹道:“我早上7点进入实验室,晚上11点离开,他已经坚持了20年。”几乎每个认识薛奇坤的人都知道他的“7-11”生活轨迹。

学生们亲切地称他为“7-11”,还进行了一场推心置腹的辩论,“和薛先生比一下,看看谁先到实验室,谁最后离开。”然而,多年来,几乎没有人能赢。这种近乎禁欲主义的“修炼”,让薛其坤体会到了快乐而不是痛苦。

他经常说“7-11”生活不适合每个人。如果你不能深入其中,这种艰苦的工作是一种痛苦,最终会让人崩溃。如果你进入科学的世界,你可以从中获得快乐。这种坚持是一种享受。

与极速无间为世界科学“亮剑”

2012年10月的一个晚上,薛其坤收到了一条来自学生的短信。他们在实验中发现了量子反常霍尔效应的迹象。

薛其坤立即组织了团队,设计了实验方案,部署了实验细节,并立即实施了测试实验。

在接下来的几天实验中,团队成员将这种情绪描述为“恐惧”。25,800欧姆,每个人都期待着这个标志性的数字。数据一直在跳动,15800,20000,25800!数据已经停止!

世界量子物理学将记住这一时刻——在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应130多年后,人类终于实现了量子化。

结果公布的当天,薛其坤带了两瓶香槟,与团队合影留念,留下了这份珍贵的记忆。从2008年10月实验开始到现在整整4年了。

对于量子霍尔效应,薛其昆做了一个类比:普通状态下的电子轨道是无序的,有时会发生碰撞。在外部磁场的作用下,量子霍尔效应中的电子在“高速公路”上运动,并分别运动。然而,在量子反常霍尔效应中,电子可以向不同的方向移动,而无需向材料添加外部磁场。这解决了外磁场实际应用中“价格昂贵”、“体积庞大”和“不适合便携式电子设备”的难题。

薛其昆说,拓扑绝缘体上量子反常霍尔效应的实现是由斯坦福大学中国科学家张首晟等人在2008年首次提出的。然而,在实践中,不容易生产出满足实验要求的拓扑绝缘体材料。

薛其昆和他的团队勇敢地承担了这项任务。

现在,量子反常霍尔效应的发现使薛其昆和他的团队在国际上“大放异彩”。

胸怀大志,在小量子中追寻大“梦”

薛其坤的科研生活经历本身就是“中国梦”的生动注脚。

薛其坤出生并成长在沂蒙山区。作为1978年恢复高考后进入大学的第四批幸运者,他在上世纪90年代出国留学,在日本和美国工作了8年。当他的国家需要它时,他热情地回到了中国。

带着对科学的好奇、对工作的热爱、对科学研究的责任感和责任感,回到中国后,薛其昆没有休一个完整的假期或周末就进入了实验室十多年。平均工作时间每年超过330天,每天约15小时,平均工作时间每年高达5000小时...

最后,薛其坤和他的团队在实验的复杂性、不确定性、精确性和难度方面达到了世界最高水平。

“如果你能每50小时完成一次特定条件下的实验,你每年就能完成100次不同条件下的实验。如果你不断积累并坚持,你必须站在这个领域的最前沿。因为对于科学发现,尤其是重要的科学发现,没有第二次,只有匆忙,没有退缩。”

在国家创新驱动的发展战略下,薛其昆感到责任重大。

“只有一步一步地做科学研究,一个一个地培养学生,我们才能为实现中华民族伟大复兴的‘中国梦’贡献力量。”这是今天这个科学梦想家最简单的愿望。据新华社北京5月30日报道